Biomolekuláris elektronika

A biomolekuláris elektronika ( Nanobioelectronics ) az elektronika és a nanotechnológia egyik ága , amely bioanyagokat és a biológiai objektumok általi információfeldolgozás elveit használja fel a számítástechnikában elektronikus eszközök létrehozására. 1974-ben A. Aviram és M. Ratner azt javasolta [1] , hogy az elektronikus eszközök elemi alapjaként egyedi molekulákat használjanak. Ezután M. Konrad javasolta az enzimatikus neuron koncepcióját , amely az információkat feldolgozó, folyamatos elosztott környezeteken alapul. Ezek az ötletek szülték a kvázi-biológiai paradigmát , amely McCulloch és Pitts neurális hálózatokra vonatkozó elképzelései alapján lehetővé tette például a bakteriorodopszin fehérjén alapuló molekuláris neurális hálózati eszközök gyakorlati megvalósítását .

Eredmények

A DNS , RNS , fehérjék és más biomolekulák természetesen részt vesznek a töltéstranszportban, nanométer méretűek. A DNS-molekula fontos tulajdonságokkal rendelkezik az elektronikus eszközök létrehozásához: önreprodukálhatóság, másolási és önösszeállítási képesség. A biológiai molekulák dielektromos, fémes, félvezető és akár szupravezető tulajdonságokkal is rendelkezhetnek [2] [3] [4] . Ezek alapján nanotranzisztorok, nanodiódák, logikai elemek , nanomotorok , nanobiochipek és egyéb nanoméretű eszközök hozhatók létre.

Kidolgozásra került egy elektronikus nanobiochip kialakítása, melynek működése azon a tulajdonságon alapul, hogy egy egyszálú oligonukleotidnak a komplementer régióval való hibridizációja során megváltozik a vezetőképessége [5] [6] . Egy ilyen biochip milliószor termelékenyebb lesz, mint az optikai DNS biochip. Az optikai biochiphez hasonlóan egy elektronikus biochipp is használható különféle betegségek diagnosztizálására és egyidejűleg több százezer gén szekvenálására, ami lehetővé teszi az egyed genetikai útlevelének elkészítését.

Feltételezik, hogy a biomolekulákon alapuló elektronikus eszközök ezerszer termelékenyebbek lesznek, mint a félvezetők.

Jelenleg már kifejlesztettek egy technológiát DNS-alapú molekuláris nanoszálak [4] és dohánymozaikvíruson alapuló elektronikus memória létrehozására [7] .

Lásd még

• DNS számítógép
• molekuláris számítógép
• molekuláris kapcsoló
• Neuroszámítógép
• Nanotechnológia
• Elektronikus nanoelemek
• DNS-alapú molekuláris huzalok
• Nanobiochipek

Jegyzetek

1. ↑ Aviram, A., Ratner, MA, "Molecular rectifiers", Chem. Phys. Lett., 29, 1974, pp. 277-283
2. ↑ HB Gray, JR Winkler, "Electron transfer in proteins", Annu. Fordulat. Biochem, (1996), v. 65, pp. 537-561
3. ↑ J. Deisenhofer, JRNorris, (szerk.), "The Photosynthetic Reaction Center", Academic Press, NY, (1993), II, p. 500
4. ↑ 1 2 Q. Gu, C. Cheng, R. Conela et al., Nanotechnology, (2006), v. 17, R14
5. ↑ VD Lakhno, "DNA Nanobioelectronics", Int. J. Quant. Chem., (2008), v. 108. o. 1970-1981. [1]  (nem elérhető link)
6. ↑ VD Lakhno, VB Sultanov, "Az elektronikus DNS nanobiochipek lehetőségéről", J. Chem. Theor. & Számítások, (2007), v. 3. o. 703-705. [2]  (nem elérhető link)
7. ↑ RJ Tseng, C. Tsai, L. Ma és munkatársai, " Nature Nanotechnology ", (2006), v. 1, 72

Irodalom

• N. G. Rambidi, "Biomolecular neural network devices", M. 2002

Szótárak és enciklopédiák	Britannica (online)
Bibliográfiai katalógusokban	BNF : 121198188 J9U : 987007541145305171 LCCN : sh85086584 NKC : ph353318