讓機械與生命體“連通” 新技術或將為生物研究帶來改變

更新時間：2023-12-04

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地球是孕育生命的搖籃，與此同時，動物、植物的存在，也賦予了地球“活力"與色彩。人類作為地球生物圈中的一環，渺小卻又特殊。與其他生物相比，并不突出的身體素質與突出的智力，讓我們在演化的過程中越來越擅長運用工具、開發工具，于是越來越多的儀器設備、電子產品出現在我們的生活中，我們的生活也越來越美好。

　　但與此同時，隨著科技產業的不斷發展，人類對于生物的認知以及對于設備的需求也在不斷的提升，如何將機械設備與生命活動聯系的更緊密似乎成為了問題所在。

　　這個問題聽起來似乎有點荒誕，甚至還帶點“賽博朋克"的感覺，但是卻是一個很嚴肅的科學設想。在生物學的發展中，人們逐漸了解到了，生物體是依靠離子傳遞電信號來完成生命活動的。在這個過程中，各種離子就像一顆顆小球，在受到電信號等的刺激時，有序向目的地前進。而人工電子電路，其實也是一種類似的原理，只不過媒介是電子。因此理論上來講，只要能夠實現電子與離子信息間的轉化，人類或者說生物也可以直接向元器件傳遞信號——簡單的說就是可以通過大腦直接控制電子產品。

　　而這也就促使了近年來，能夠將離子和電子的電荷轉移與信號轉換結合的離電器件引起廣泛關注。這種離電器件成為了聯系生物和非生物系統之間的紐帶。

　　不過這項技術的發展有一個根本難題——生物系統的復雜性。由于生物系統非常復雜，而離電器件只能傳遞單一信息，很難關聯到復雜的生物系統上。不過就在最近，中國科學院理化技術研究所似乎找到了突破口。研究所研究團隊成功開發出一種能夠用于多種離子信號的轉換和傳輸的雙相凝膠離電器件。

　　根據研究人員介紹，“在電場的作用下，離子部分去水合和再水合的過程將交替而連續地進行。由于不對稱化學結構和空間尺寸的影響，異質界面將扮演多重‘門’的作用，迫使離子‘小球’脫掉由水分子組成的‘外套’，而它們脫掉‘外套’的難易程度是不一樣的，這將使不同離子信號的傳輸產生數量級的區別"。這一新器件的優勢便是通過不同電壓刺激對離子傳輸能壘進行排序和控制，從而實現了多元離子的分級傳輸的目的。

　　目前，該結果已經發布在《科學》上，有望成為聯系生命體與機器的契機，為神經擬態信號傳輸及生物—非生物系統的多元復雜信號通訊等研究提供新的研究方向。

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