正在进行的研究探索基于生物的通讯网络和电子设备,可以直接连接到人体组织。
将计算机网络和人体结合起来的想法正在推动许多领域的研究。最近,两个研究小组分享了他们各自的项目,探索生物细胞如何联网,以及电子技术如何与人体组织直接整合。
这两次演讲都是美国化学学会(ACS)2020年秋季虚拟会议和博览会的一部分。
第一个报告由马里兰大学的一个小组进行,重点是模仿电子网络但源自生物细胞的通信网络。第二项研究由特拉华大学牵头,讨论了硬件和人体组织接口的概念。
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生物细胞计算
马里兰大学的研究人员正在探索一种想法,即基于生物的通讯网络可以控制体内的细胞,并最终用于诊断和治疗疾病。
马里兰大学首席研究员威廉本特利(williame.Bentley)在一份新闻稿中说:“我们希望将电子信息处理扩展到生物学领域。”我们的目标是将生物细胞纳入计算决策过程。”
该小组的建议是让电子在细胞中移动,这一操作称为氧化还原介导。细胞会产生电流,产生通讯信号。这些电流有可能提供通讯和运行电子设备。
根据发布:
研究小组描述了可以操作电子设备的细胞反馈的想法。潜在的应用可能包括一个可穿戴设备,可以诊断和治疗细菌感染,例如,或胶囊,一个人可以吞下跟踪血糖和胰岛素。
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在正在进行的工作中,团队正在开发能够实现这种信息交换的接口。
电子与组织集成
来自特拉华大学的研究小组重点介绍了通过一种电子人技术将人类和人工智能结合起来的情况。
在科幻小说中流行的“半机械人”一词是“控制论”和“有机体”两个词的总称,它基本上描述了一种有机的、生物机电(机电)的虚构存在,但可能在很长一段时间内都不是虚构的。
根据ACS发布的消息,研究人员正在采取措施,更好地将电子设备与身体结合起来。这个想法将是更无缝地将电子设备直接连接到人体组织。这与仅仅植入电子设备不同,比如现在的起搏器就是用电线连接心脏的。
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一个需要克服的问题是,传统的植入设备受到阻抗或电阻的影响。例如,人们想要收集的数据可能会因为植入金和硅等微电子材料过程中产生的疤痕而受阻。这种疤痕会中断电信号,而这些电信号必须流动才能在肌肉或脑组织中正常工作。
这就是这项工作的重点:从有机到电子再到机械的无缝电子转换。换言之,电子人。
领导这项研究的大卫·马丁博士在一份声明中说:“我们之所以想到这个项目,是因为我们试图将刚性无机微电极与大脑连接起来,但大脑是由有机的、咸的、活的材料制成的。”效果不好,所以我们想一定有更好的办法。”
研究人员认为,电子元件的涂层是连接硬件和人体组织的关键。他们测试了有机电子材料,发现其中一种可以降低阻抗,从而提高能源和通信效率。
马丁说:“我们开始研究用于非生物装置的有机电子材料,如共轭聚合物。”我们发现了一种化学性质稳定的例子,作为电子显示器的抗静电涂层在商业上销售。”
该组织相信,有机组织和机器之间的这种转变可以彻底改变植入物。他们一直在研究的一个角度是制造含有神经递质的聚合物。它们可以植入大脑进行诊断。
马丁说:“有一天,这些生物合成的混合材料可能有助于将人工智能与人脑结合起来。”。