Ученые из Университета Тафтса разработали новый класс транзисторов, которые объединяют биологические и электронные компоненты. Сочетание кремния и биотехнологий позволяет гибридным электронным цепям реагировать одновременно на электрические и биологические сигналы, открывая путь к датчикам здоровья и нейропроцессорам.

В качестве изолятора (затвора) в этих транзисторах используется фиброин — это натуральный белок, который составляет основную часть шелка, производимого шелкопрядами и некоторыми другими насекомыми, он также содержится в паутине. Ученые считают, что он может заменить традиционные неорганические изоляторы, обычно используемые в электронных компонентах. У данного материала есть свойства, позволяющие точечно наносить его на различные поверхности. Это может быть полезным для создания тонких пленок или слоев в микроэлектронных устройствах, где требуется высокая точность. Фиброин также может быть модифицирован с использованием различных биологических и химических молекул, что улучшает его адаптивные свойства и способность взаимодействовать с другими биологическими веществами.

Основной механизм работы «шелковых» транзисторов заключается в управлении ионным составом шелкового фиброина. Изменение ионного состава позволяет менять электрические свойства транзистора, что, в свою очередь, влияет на его способность проводить или блокировать электрический ток. Это позволяет транзистору обрабатывать различные виды сигналов или данных, реагируя не только на электрические сигналы, но и на химические. Последние могут быть крайне разнообразными, что открывает совершенно новые возможности функциональности. Другими словами, такой транзистор способен обрабатывать не только 0 и 1, но и реагирует на широкий спектр аналоговых по своей сути биомаркеров, что революционно меняет возможности его применения.

Такой гибридный транзистор способен напрямую взаимодействовать с биологическими сигналами и факторами окружающей среды. И ему уже нашли первое применение: на его основе ученые создали прототип датчика дыхания, который продемонстрировал исключительную чувствительность к изменениям влажности. Это значит, что технология может быть использована в медицинском оборудовании для диагностики, включая устройства для выявления сердечно-сосудистых и легочных заболеваний, апноэ во сне, а также мониторы оксигенации крови, уровня глюкозы и многого другого.