Біомолекулярна електроніка

Біомолекулярна електроніка або нанобіоелектроніка — розділ електроніки і нанотехнологій, у якому біоматеріали і принципи опрацювання інформації біологічними об'єктами використовуються в обчислювальній техніці для створення електронних пристроїв. 1974 року А. Авірам і М. Ратнер запропонували[1] використовувати окремі молекули як елементну базу електронних пристроїв. Потім М. Конрад запропонував концепцію ферментативного нейрона, засновану на суцільних розподілених середовищах, що обробляють інформацію. Ці ідеї дали початок квазібіологічній парадигмі, яка, спираючись на ідеї нейронних мереж Мак Каллоха та Піттса, дозволила практично реалізувати молекулярні нейромережеві пристрої, наприклад, на основі білка бактеріородопсину.

Досягнення

ДНК, РНК, білки та інші біомолекули в природі беруть участь у перенесенні заряду і мають нанометровий розмір. Молекула ДНК має важливі для створення електронних пристроїв властивості: самовідтворюваність, можливість копіювання і самоскладання. Біологічні молекули можуть мати властивості діелектриків, металів, напівпровідників та надпровідників[2][3][4]. На їх основі можна створити: нанотранзистори, нанодіоди, логічні елементи, нанодвигуни, нанобіочіпи й інші прилади нанометрового масштабу.

Розроблено конструкцію електронного нанобіочіпа, в основі роботи якого лежить властивість зміни провідності одноланцюжкового олігонуклеотида за його гібридизації з комплементарною ділянкою[5][6]. Такий біочіп буде в мільйон разів продуктивнішим від оптичних ДНК-біочіпів. Як і оптичний біочіп, електронний біочіп можна використати для діагностики різних захворювань і одночасного секвенування сотень тисяч генів, що робить реальним створення генетичного паспорта окремої людини.

Передбачається, що електронні пристрої на основі біомолекул будуть у тисячу разів продуктивнішими від напівпровідникових.

Вже розроблено технологію створення молекулярних нанопроводі́в на основі ДНК[4] і електронної пам'яті на основі вірусу тютюнової мозаїки[7].

Див. також

Примітки
  1. Aviram, A., Ratner, M. A., «Molecular rectifiers», Chem. Phys. Lett., 29, 1974, pp. 277—283
  2. H. B. Gray, J. R. Winkler, «Electron transfer in proteins», Annu. Rev. Biochem, (1996), v. 65, pp. 537—561
  3. J.Deisenhofer, J.R.Norris, (eds.), «The Photosynthetic Reaction Center», Academic Press, N. Y., (1993), II, p. 500
  4. Q. Gu, C. Cheng, R. Conela, et al., «Nanotechnology», (2006), v. 17, R 14
  5. V. D. Lakhno, «DNA Nanobioelectronics», Int. J. Quant. Chem., (2008), v. 108, pp. 1970—1981.
  6. V. D. Lakhno, V. B. Sultanov, «On the possibility of Electronic DNA Nanobiochips», J. Chem. Theor. & Computations, (2007), v. 3, p. 703—705.
  7. R. J. Tseng, C. Tsai, L. Ma, et al., «Nature Nanotechnology», (2006), v. 1, 72

Література
  • Н. Г. Рамбиди, «Биомолекулярные нейросетевые устройства», Москва, 2002
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.