Första kemichippet styr muskler

2012-06-01

Forskare i Linköping har tagit fram en integrerad krets baserad på kemi i stället för elektronik. Chippet kan användas för att styra muskelrörelser.

Det kemiska chippet har utvecklats av Klas Tybrandt, doktorand i organisk elektronik på Linköpings universitet (LiU). Resultatet publiceras i prestigefyllda Nature Communications.

Forskargruppen i organisk elektronik på Linköpings universitet har tidigare utvecklat jontransistorer för transport av såväl positiva som negativa joner och biomolekyler.

Klas Tybrandt har lyckats kombinera de båda transistortyperna till komplementära kretsar, på liknande vis som inom den traditionella kiselbaserade elektroniken.

EN FÖRDEL med kemiska kretsar är att laddningsbärarna består av kemiska ämnen med olika funktioner. Det innebär att man nu får nya möjligheter att styra och reglera cellernas signalvägar i människokroppen.

- Vi kan exempelvis skicka ut signaler till synapserna i en muskel, där signalsystemet av någon anledning inte fungerar. Vi vet att våra chip fungerar med vanliga signalsubstanser, som exempelvis acetylkolin, säger Magnus Berggren, professor i organisk elektronik och forskargruppens ledare.

Utvecklingen av jontransistorer, som kan styra och transportera joner och laddade biomolekyler, påbörjades för tre år sedan av Klas Tybrandt och Magnus Berggren.

Tillsammans med Robert Forchheimer, professor i informationskodning på LiU, har Klas Tybrandt nu tagit nästa steg genom att utveckla kemiska chip som också innehåller logiska grindar.

”Bland annat har vi utvecklat så kallade NAND-grindar”, säger Klas Tybrandt.

NAND är en förkortning av den logiska operatorn "not and" – på svenska "icke och". Alla logiska funktioner kan byggas upp med enbart NAND-grindar (liksom även med enbart NOR-grindar – "not or", "icke eller").

GENOMBROTTET lägger grunden för en helt ny kretsteknik som baseras på joner och molekyler i stället för elektroner och hål.

Att flytta joner går dock betydligt långsammare än att flytta elektroner; de kemiska kretsarna är ännu så länge ganska långsamma.

Klas Tybrandt, Magnus Berggren och Robert Forchheimer är dock övertygade om att snabbheten kan ökas genom att minska kretsarnas dimensioner och då komma ner till omslagstider på under en sekund.

FORSKNINGEN bedrivs inom forskningscentrumet för organisk bioelektronik, OBOE, med finansiering från Strategiska forskningsstiftelsen och Vinnova.

Målet för satsningen är att studera och reglera processer i levande celler och vävnader med hjälp av organisk elektronik.

(chemicalnet.se)