直接把纳米电子芯片插进你的细胞里

科学家们首次开发出一种微芯片，这种微芯片可以由为细胞存活提供能量的燃料源提供动力。这一突破将使我们有朝一日能够将这种芯片直接植入患者体内，而无需考虑电池消耗的问题。

谈到细胞的能量供应原理，我们不得不打开高中生物课本，寻找关于三磷酸腺苷的章节。如果你没记错的话，我们的细胞储存了一定量的三磷酸腺苷(腺苷三磷酸)，当转化为二磷酸腺苷时会释放能量，为细胞活动提供必要的需求。新的微芯片可以利用这种被称为钠钾三磷酸腺苷酶的酶功能。当它们与三磷酸腺苷接触时，它们会首先分解三磷酸腺苷释放能量。芯片中的酶可以促进钾离子和钠离子(带正电荷)通过特殊的膜，产生电势能量，形成电流，并为芯片供电。

"这个离子泵就像生命系统中的电子设备."哥伦比亚大学的电气工程师肯·谢泼德说。他和他的同事在12月7日的《自然通讯》上发表了最新的研究。

研究人员首先从猪脑中提取钠钾三磷酸腺苷酶，然后将它们植入人造脂肪膜。最终的芯片可以在1平方毫米的面积内获得200万个分子提供的能量，这仅仅是正常哺乳动物神经纤维密度的5%。

通过获得三磷酸腺苷分解能量，离子泵可以产生78毫伏，两个这种尺寸的生物芯片可以为互补金属氧化物半导体集成电路提供足够的电压。该电化学能量转换离子泵的转化率为14.9%。

通过离子泵，我们可以建立一个电场来驱动系统。三磷酸腺苷只存在于细胞中，而不存在于血液中，所以这种新系统不能像传统的医疗设备一样植入人体来驱动。

然而，这个系统可以植入细胞。目前，许多纳米材料已经被用于制造可植入装置，但是它们都是被动驱动的。我们希望芯片能够从生物材料中获取能量，完成一些计算和决策，然后执行一些特殊的功能。

未来的研究可能会产生一些带有膜蛋白的电子产品，例如能够形成嗅觉或味觉功能的传感器。我们的功能模块可以与不同的功能模块结合，完成一些细胞水平的生物应用。