科学家开发出模拟大脑突触的光响应晶体管

Forschungszentrum Juelich研究所的Francesca Santoro教授和Valeria Criscuolo博士领导的一个跨学科研究小组，与亚琛工业大学的同事——Daniele Leonori教授和初级教授Giovanni Maria Piccini（现为Modena和Reggio Emilia大学）合作，设计了一种新型有机光电电化学晶体管（OPECTs）。

　　

一个跨学科研究团队在德国于利希研究中心生物信息处理研究所的生物电子学部门负责人弗朗西斯卡·桑托罗教授和瓦莱里亚·克里斯库洛博士的带领下，与来自亚琛工业大学的达尼埃莱·莱奥诺里教授和青年教授乔万尼·玛丽亚·皮奇尼（现任职于摩德纳和雷焦艾米利亚大学）合作，成功研发出一类新型有机光电化学晶体管（OPECTs）。这些微型设备能够将光信号转化为电信号，并模拟大脑中突触的行为。该研究成果已发表在《先进科学》杂志上。大脑通过神经细胞之间的信号传递来工作，随着时间的推移不断适应，从而实现学习和记忆。科学家们正试图在电子设备中重现这种行为，这一领域被称为类脑电子学。其中一种方法是开发能够像大脑一样“学习”的材料。于利希和亚琛的研究团队在这一领域迈出了重要一步。他们的新技术的特别之处在于，其特性可以通过化学方法精确调整。这意味着材料可以根据需求被设计成对光特别敏感，或者能够特别稳定地传输信号。这为众多潜在应用打开了大门：该平台可以作为技术与神经细胞之间的接口，例如在视觉假肢或其他医疗设备中。高灵敏度的光学传感器和新型脑机接口也有可能实现。另一个优势是，这些组件功耗低，并且可以根据不同需求灵活调整。为了让该设备未来能够与真实的神经细胞或眼组织一起使用，材料必须具有生物相容性，即与人体兼容，并且能够在体温下工作。因此，研究人员使用了一种名为PEDOT:PSS的特殊塑料，并对其进行了光敏分子的改性。这种材料在导电的同时保持柔软和灵活，使其适合用于电子设备与生物组织之间的接口。从长远来看，这项研究可能会为治疗视网膜疾病（如与年龄相关的视觉障碍）开辟新途径。然而，在该技术能够用于医学之前，必须经过仔细测试，以确保其与活体组织兼容。为此，研究人员进行了所谓的体外分析——即在体外进行的实验室测试，并检查了神经组织等。