新的設備可以使生物大量實用于電路
日期：2015-07-24 13:33:09
像電子電路一樣，可以采取一些不同的輸入類型，并提供特定類型的輸出系統 - 研究人員近年來在生物電路的設計與創作取得了很大的進展。但是，盡管這樣的生物電路各個組件可以具有精確的和可預測的響應，這些元素的結合將更難預測。
現在已經大大減少了不可預測性，引入裝置，可以最終讓這種電路的行為可以預測電子同行的一種方式。
有這樣的人工合成生物電路中的許多潛在用途，德爾橋和Weiss解釋。“我們正在努力為生物傳感 - 細胞，它可以檢測特定分子的環境，并產生一個特定的輸出響應，”德爾橋說。一個例子：細胞，可以檢測標記，表明癌癥細胞的存在，然后觸發靶向殺死這些細胞的分子釋放。
這種電路能夠將癌細胞和非癌細胞之間精確地識別，所以他們不釋放他們的殺傷力在錯誤的地方是很重要的，Weiss說。為了做到這一點，從細胞內成為生物元素創建強大的信息處理電路。
迄今為止，那種強大的可預見性一直沒有可行的方案，因為在反饋效應的一部分時，引入生物電路有多個階段。該問題的產生是因為不像在電子電路，其中一個組分是通過導線物理地連接到下一個，以確保信息總是流的特定方向，生物電路是由部件均圍繞漂浮在一起復雜流體環境的一個細胞的內部。
在理想情況下應該只影響其他特定化學成分相互作用驅動。但在實踐中，試圖建立這樣的聯系生物往往產生，從不同的預期結果。
“如果你把電路連在一起，你期望的答案X，而是你得到的答案Y，這可能是有問題的，”德爾橋說。
該裝置產生的解決這個問題的團隊稱為負載驅動器，其作用類似于在電子電路中使用的負載驅動：在緩沖液中它提供了一種信號和輸出，防止通過系統并引起延遲輸出。
雖然這是比較早期的研究，可能需要幾年時間才能達到商業化應用，這個概念可以有各種各樣的應用，研究人員說。例如，它可能會導致合成的生物電路，其不斷地測量在糖尿病患者的血糖水平，自動觸發胰島素的釋放在需要時。
添加這種加載驅動程序，以提供給那些設計的生物電路元件的兵工廠，德爾橋說，“可能升級的電路，你可以設計復雜性，”開辟新的可能的應用，同時確保他們的操作是“穩健的和可預測的。 “
詹姆斯·柯林斯說，“合成生物學努力創建復雜的基因電路通常由電路的子模塊之間的非特異性相互作用所阻礙。這些相互作用改變輸入 - 輸出的子模塊的特點，導致不良的電路行為“。
但現在，科林斯說，“德爾橋和魏斯已經通過創建一個可以解釋和糾正這種相互作用的基因設備，從而導致更多的可預測的電路行為提出了該領域的重大進展。”
這項研究是由埃尼 - 麻省理工學院能源研究基金，美國國家科學基金會，美國陸軍研究辦公室，科研的美國空軍辦公室，和美國國立衛生研究院的支持。
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