소프트 3D 트랜지스터 호스트 세포

홍콩 대학의 WISE(웨어러블, 지능형, 소프트 전자공학) 그룹 연구원들이 살아있는 세포와 통합할 수 있는 최초의 소프트 3차원 트랜지스터를 개발했습니다. 이는 생체 전자 공학 및 의료 기기 설계를 재편할 수 있는 발전입니다.현대 전자 제품의 핵심에는 실리콘 트랜지스터가 있습니다. 즉, 휴대폰에서 서버에 이르기까지 모든 칩을 구동하는 견고한 평면 스위치입니다.그러나 그들의 강성은 살아있는 부드러운 조직과 얼마나 잘 접촉할 수 있는지를 제한합니다.

이러한 격차를 해결하기 위해 Shiming Zhang 교수가 이끄는 HKU-WISE 팀은 유연하고 생체 적합할 뿐만 아니라 살아있는 세포를 직접 수용할 수 있을 만큼 충분히 두꺼운(밀리미터 규모) 하이드로겔 기반 3D 트랜지스터를 만들었습니다.기존 반도체와 달리 이러한 하이드로겔 소재는 3D 자체 조립 공정을 통해 물에서 합성됩니다.그 결과 장치는 기존 전자 장치보다 생물학적 조직처럼 작동하여 전기 기능을 생물학적 시스템과 통합할 수 있는 길을 열었습니다. 이는 단단한 실리콘으로는 달성할 수 없는 일입니다.

사이언스(Science)에 게재된 이 연구는 트랜지스터가 어떻게 이해될 수 있는지에 대한 변화를 보여줍니다.평면 실리콘 웨이퍼에 엄격하게 전자 스위치를 새긴 대신, 이 소프트 3D 트랜지스터는 바이오 하이브리드 애플리케이션에 더 적합한 방식으로 구조와 기능을 통합합니다.

전자 제품에서 이것이 중요한 이유: 기존의 트랜지스터 설계는 성능을 높이고 칩에 더 많은 장치를 장착하기 위해 실리콘 구조를 축소하고 적층하는 데 중점을 두었습니다.2D 재료를 기반으로 한 3D 트랜지스터와 같은 발전은 에너지 효율적인 고성능 컴퓨팅을 약속합니다.그러나 전자 장치와 생물학을 통합하려면 부상이나 거부 없이 세포와 함께 살아갈 수 있는 재료와 장치 아키텍처라는 뭔가 다른 것이 필요합니다.HKU-WISE가 개발한 하이드로겔 트랜지스터가 바로 그러한 기능을 제공합니다.

이러한 소프트 장치는 건강 모니터링, 신경 보철, 살아있는 세포와 전자 제어를 혼합하는 하이브리드 컴퓨팅 시스템을 위한 생체 전자 인터페이스를 가능하게 할 수 있습니다.아직 초기 단계이지만 전자 장치가 더 이상 생물학적 환경과 분리되지 않고 생물학적 환경에 내장되어 상호 작용하는 미래를 향한 접근 방식이 있습니다.연구원들은 이것이 초기 단계이며 실제 응용이 나타나기 전에 성능, 내구성 및 안전성에 대한 추가 작업이 필요하다고 강조합니다.