MEDIO AMBIENTE

Diseñan un transistor de seda, lo que representa un avance para unir biología y microelectrónica



Un equipo del Silklab de la Universidad de Tufts han creado componentes electrónicos, concretamente transistores, reemplazando el material aislante con seda biológica.

Este avance permite al transistor ser capaz de responder directamente al medio ambiente y cambiar como tejido vivo (Foto: Especial).

Este avance permite al transistor ser capaz de responder directamente al medio ambiente y cambiar como tejido vivo.

La fibroína de seda, la proteína estructural de las fibras de seda, puede depositarse con precisión en las superficies y modificarse fácilmente con otras moléculas químicas y biológicas para cambiar sus propiedades. La seda funcionalizada de esta manera puede captar y detectar una amplia gama de componentes del cuerpo o del medio ambiente.

La primera demostración del equipo de un dispositivo prototipo utilizó transistores híbridos para crear un sensor de respiración ultrarrápido y altamente sensible, que detecta cambios en la humedad. Modificaciones adicionales de la capa de seda podrían permitir que los dispositivos detecten algunas enfermedades cardiovasculares y pulmonares, así como la apnea del sueño, o detecten niveles de dióxido de carbono y otros gases y moléculas en el aliento que podrían proporcionar información de diagnóstico. Utilizados con plasma sanguíneo, podrían proporcionar información sobre los niveles de oxigenación y glucosa, anticuerpos circulantes y más.

Un transistor es simplemente un interruptor eléctrico, con un cable eléctrico metálico que entra y otro que sale. Entre los cables se encuentra el material semiconductor, llamado así porque no es capaz de conducir electricidad a menos que se le convenza.

En un transistor híbrido biológico, se utiliza una capa de seda como aislante y, cuando absorbe humedad, actúa como un gel que transporta los iones (moléculas cargadas eléctricamente) que contiene. La puerta activa el estado activado reorganizando los iones en el gel de seda. Al cambiar la composición iónica de la seda, el funcionamiento del transistor cambia, lo que permite que se active con cualquier valor de puerta entre cero y uno.

“Se podría imaginar la creación de circuitos que utilicen información que no está representada por los niveles binarios discretos utilizados en la computación digital, pero que puedan procesar información variable como en la computación analógica, con la variación causada por el cambio de lo que hay dentro del aislante de seda”, dijo en un comunicado Fiorenzo Omenetto, profesor de Ingeniería que dirige el Silklab. “Esto abre la posibilidad de introducir la biología en la informática dentro de los microprocesadores modernos”, afirmó. Por supuesto, la computadora biológica más poderosa que se conoce es el cerebro, que procesa información con niveles variables de señales químicas y eléctricas.

El desafío técnico al crear transistores biológicos híbridos era lograr el procesamiento de la seda a nanoescala, hasta 10 nm o menos de 1/10000 del diámetro de un cabello humano. “Habiendo logrado esto, ahora podemos fabricar transistores híbridos con los mismos procesos de fabricación que se utilizan para la fabricación de chips comerciales”, dijo Beom Joon Kim, investigador postdoctoral de la Escuela de Ingeniería. “Esto significa que se pueden fabricar mil millones de estos con capacidades disponibles hoy”.

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