模擬生物生長的蛋白質電路獲專利
日期：2011-05-03 08:15:24
據美國物理學家組織網4月26日報道，亞利桑那大學工程師模擬生物生長發明的蛋白質電路制造工藝獲得美國專利。該制造工藝是生物工程的一項突破，通過將生物過程和無電鍍銅沉積結合起來，制成了內部是銅、外部是蛋白質的絕緣導線，可用來構建電路，這將使微電子學產生巨大飛躍，或將完全改變微芯片制造的方向，使之進入生物組裝時代。
該工藝的專利號為US 7,862,652 B2。發明人表示，很高興這項技術得到認可，下一步是把該工藝從研究領域應用到納米設備和制造過程中，用于開發微芯片或其他相關過程。
該工藝的專利號為US 7,862,652 B2。發明人表示，很高興這項技術得到認可，下一步是把該工藝從研究領域應用到納米設備和制造過程中，用于開發微芯片或其他相關過程。
專利的關鍵部分是將銅沉積到一種絕緣的微管蛋白內部，制成納米級線路。這種微管內直徑15納米，外直徑25納米，可以生長到幾微米。紅血細胞直徑為8微米，在它上面能并排分布320個微管。專利發明人、亞利桑那大學材料科學與工程教授皮埃爾·戴米爾解釋說，在天然細胞的有絲分裂過程中，微管負責將DNA（脫氧核糖核酸）和染色體隔開，它們從一種名為伽瑪微管蛋白（gamma tubulin）的種子蛋白中產生，可按照需要生長或萎縮、出現或消失。
研究小組在線路開端印上伽瑪微管蛋白，在線路終點印上某種多肽，多肽是氨基酸鏈，是構建蛋白質的基材。許多微管會長出來，但只有一些能到達終點，所有線路連接完成后，微管生長的溶液就會變化，沒能到達終點的微管會消失，留下的微管則浸泡在銅鹽溶液中。
“關鍵是讓微管內部的銅比外面的先行硬化。”合作發明人、材料科學與工程系的斯瑞尼·洛哈文和學生共同改良了生物沉積過程，這一改良不會破壞微管的功能和結構。他解釋說，微管內部會自發形成一種組氨酸，對銅有很強的親和性，金屬化過程由此開始。恰當掌握銅鹽循環周期的時機，銅就會只在微管內部形成，成為微細的絕緣導線。
研究人員表示，傳統半導體制造技術已無法滿足對芯片微型化的迫切需求，而生物組裝技術模擬了生物生長的方式，提供了一種能在原子和分子水平上按照需要控制結構形成的工藝過程。
戴米爾還指出，微管蛋白納米線天然絕緣，讓設計人員能更自由地排布線路，這是非絕緣線路如光刻技術（photolithography）做不到的。除此之外，它還能在模擬光合作用的太陽能電池中汲取電流，作為電子通道與外部連接。
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