新的设备可以使生物大量实用于电路
日期：2015-07-24 13:33:09
像电子电路一样，可以采取一些不同的输入类型，并提供特定类型的输出系统 - 研究人员近年来在生物电路的设计与创作取得了很大的进展。但是，尽管这样的生物电路各个组件可以具有精确的和可预测的响应，这些元素的结合将更难预测。
现在已经大大减少了不可预测性，引入装置，可以最终让这种电路的行为可以预测电子同行的一种方式。
有这样的人工合成生物电路中的许多潜在用途，德尔桥和Weiss解释。“我们正在努力为生物传感 - 细胞，它可以检测特定分子的环境，并产生一个特定的输出响应，”德尔桥说。一个例子：细胞，可以检测标记，表明癌症细胞的存在，然后触发靶向杀死这些细胞的分子释放。
这种电路能够将癌细胞和非癌细胞之间精确地识别，所以他们不释放他们的杀伤力在错误的地方是很重要的，Weiss说。为了做到这一点，从细胞内成为生物元素创建强大的信息处理电路。
迄今为止，那种强大的可预见性一直没有可行的方案，因为在反馈效应的一部分时，引入生物电路有多个阶段。该问题的产生是因为不像在电子电路，其中一个组分是通过导线物理地连接到下一个，以确保信息总是流的特定方向，生物电路是由部件均围绕漂浮在一起复杂流体环境的一个细胞的内部。
在理想情况下应该只影响其他特定化学成分相互作用驱动。但在实践中，试图建立这样的联系生物往往产生，从不同的预期结果。
“如果你把电路连在一起，你期望的答案X，而是你得到的答案Y，这可能是有问题的，”德尔桥说。
该装置产生的解决这个问题的团队称为负载驱动器，其作用类似于在电子电路中使用的负载驱动：在缓冲液中它提供了一种信号和输出，防止通过系统并引起延迟输出。
虽然这是比较早期的研究，可能需要几年时间才能达到商业化应用，这个概念可以有各种各样的应用，研究人员说。例如，它可能会导致合成的生物电路，其不断地测量在糖尿病患者的血糖水平，自动触发胰岛素的释放在需要时。
添加这种加载驱动程序，以提供给那些设计的生物电路元件的兵工厂，德尔桥说，“可能升级的电路，你可以设计复杂性，”开辟新的可能的应用，同时确保他们的操作是“稳健的和可预测的。 “
詹姆斯·柯林斯说，“合成生物学努力创建复杂的基因电路通常由电路的子模块之间的非特异性相互作用所阻碍。这些相互作用改变输入 - 输出的子模块的特点，导致不良的电路行为“。
但现在，科林斯说，“德尔桥和魏斯已经通过创建一个可以解释和纠正这种相互作用的基因设备，从而导致更多的可预测的电路行为提出了该领域的重大进展。”
这项研究是由埃尼 - 麻省理工学院能源研究基金，美国国家科学基金会，美国陆军研究办公室，科研的美国空军办公室，和美国国立卫生研究院的支持。
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