Множество современных высокотехнологичных протезов подключаются напрямую к нервной системе пациентов при помощи специализированных имплантируемых электродов, выступающих в роли моста между аппаратной частью протеза и нервными тканями. Но обеспечить высококачественный контакт между живой тканью и электронным чипом или платой не так просто по ряду причин, как кажется на первый взгляд. Одна из главных проблем в этом деле заключается в том, что электроника оперирует сигналами, передаваемыми при помощи электрического тока, потока отрицательно заряженных электронов. Передача сигналов в живых тканях намного сложней, кроме электронов, информация передается при помощи переноса положительного электрического заряда ионами калия, натрия, кальция и даже отдельными протонами.
В силу трудностей технического плана разработчики высокотехнологичных имплантатов и протезов используют в качестве управляющих сигналов только электрические сигналы от нервных тканей, сознательно жертвуя той частью информации, которая переносится при помощи положительно заряженных частиц. Однако, группе ученых из Калифорнийского университета в Ирвине удалось обнаружить то, что сможет стать решением вышеупомянутой проблемы, оказывается, что белок под названием рефлектин (reflectin), белок с чрезвычайно сложной структурой, который позволяет кальмарам менять цвет своей кожи, служит еще и превосходным проводником положительного электрического заряда. Благодаря тому, что метод синтеза искусственного рефлектина уже был разработан некоторое время назад, этот белок может послужить тем мостом, который свяжет информационным коммуникационным каналом живые клетки и электронику протезов, имплантатов и компьютерных систем.
Исследователи начали работать с рефлектином, изучая то, что позволяет кальмарам изменять свой цвет и отражать падающий на их кожу свет. Получив рефлектин при помощи специальных модифицированных на генном уровне бактерий, ученые нанесли тонкий слой белка на кремниевое основание. Металлические электроды, находящиеся в контакте с белковой пленкой служили для контроля электрического тока и напряжения, текущего через пленку при различных условиях. Результаты этих экспериментов показали, что рефлектин отлично переносит при помощи протонов положительный электрический заряд, делая это более эффективно, нежели многие из искусственно созданных для этого материалов.
Способность рефлектина к передаче положительных электрических зарядов и его биологическое происхождение определяют возможность применения этого белка в конструкции новых имплантатов, протезов и устройств интерфейса между компьютером и мозгом, которые будут способны передавать и принимать весь спектр информации, курсирующей по нервным тканям. Биологическая природа белка существенно снижает вероятность отторжения имплантата телом человека, как инородного тела, и дает возможность осуществления внешнего воздействия на некоторые функции имплантата без необходимости проведения хирургического вмешательства.
Первоисточник
Подпишись: