（文章來源：攜手健康網）
電氣工程師，有機化學家，材料科學家和細胞生物學家都有什么共同點?他們發(fā)明并改善了生物學和電子學界的應用。來自多個學科的研究人員正在KAUST合作開發(fā)可檢測疾病，治療癌癥和追蹤海洋動物的生物電子學。他們甚至可能發(fā)現下一代計算系統。JürgenKosel是一位電氣工程師，喜歡玩磁鐵。他的研究小組開發(fā)了一種技術，可以制造可殺死癌細胞的獨特磁性氧化鐵納米線。
某些類型的鐵基磁性納米顆粒是美國食品和藥物管理局于多年前批準的，可在人體內部使用。它們經常在磁共振成像中用作造影劑，并作為鐵缺乏癥患者的營養(yǎng)補充劑?！笨粕獱栒f。
當前使用的磁性納米顆粒是球形的。Kosel和他的團隊開發(fā)了可以像指南針一樣旋轉的線狀磁性納米粒子，在癌細胞膜上形成了一個小孔，從而導致自然細胞死亡。當涂有抗癌藥或用激光加熱時，可以使這些殺死癌癥的納米線更加有效。它們被癌細胞“吞噬”，一旦釋放到體內，就會造成嚴重破壞。
Kosel與細胞生物學家 Jasmeen Merzaban以及最近與有機化學家Niveen Khashab 緊密合作，以“功能化”他的磁性納米線表面，以確保人體的免疫系統不會將其視為異物。他們還致力于防止導線粘在一起，并更具體地針對癌細胞，方法是在它們的細胞膜上涂上識別特定抗原的抗體。高密度基于憶阻器的交叉開關被廣泛認為是未來內存和受生物啟發(fā)的計算系統的基本要素。
Kosel還與電氣工程師Muhammad Hussain一起使用磁鐵來提高心臟導管的安全性。他們開發(fā)了一種靈活的磁傳感器，其靈敏度足以檢測地球的磁場。例如，將這些傳感器放置在心臟導管的尖端時，臨床醫(yī)生可以檢測到其在血管內的方向。這使他們能夠將其定向到需要插入支架的位置，例如，以減輕心臟動脈的阻塞。這減少了在冠狀動脈血管成形術等手術過程中對X射線和對比染料的延長劑量的需要。
KAUST電氣工程師Khaled Salama說：“在過去的50年中，5,000億美元的半導體產業(yè)主要集中在兩種應用：計算和通信?！?“但是，隨著人們的壽命更長，需要更多的護理，這項技術在包括醫(yī)學研究在內的其他領域也具有很大的前景。我們需要進行模式轉變，以利用我們?yōu)樵擃I域開發(fā)的某些技術。”
Salama開發(fā)了一種傳感器，可以檢測“ C反應蛋白”，這是心血管疾病的生物標記。他通過使用納米材料和金納米顆粒對電極進行功能化來提高其靈敏度來實現這一目的。電極發(fā)出的信號與血樣中C反應蛋白的量成比例。他的小組開發(fā)了一種獨特的過程，即3-D打印微流體通道，該通道將樣品輸送到傳感器以進行生物檢測。在KAUST的其他地方，Sahika Inal正在開發(fā)一種設備，可以使糖尿病患者的生活更輕松。
Inal來自紡織制造業(yè)，但是她對具有生物相容性的聚合物電學性質的研究使她走上了生物電子學的道路。她的團隊開發(fā)了可打印的，一次性的，基于聚合物的傳感器，可以測量唾液中的葡萄糖水平。她解釋說：“我們噴墨印刷導電聚合物。生物墨水包含用于葡萄糖感測的酶，保護酶的封裝層，僅允許葡萄糖滲透的層和保護電子器件的絕緣層。” “然后幾分鐘之內便有了一個基于紙張的傳感器!”
功能化的納米線顯示為附著(左)并進入目標細胞(中心)，而非目標細胞則被忽略(右)。信用：2019年KAUSTInal還開發(fā)了其他生化傳感器，可以從體內已經存在的化合物產生自身能量，為心臟起搏器等可植入設備提供動力。Inal說：“要開展有影響力的生物電子學工作，我需要處于一個生物學家的環(huán)境中，這些生物學家可以向我提供有關我的研究成果的反饋?！?/p>
生物電子學不僅包含旨在解決生物學問題的電子設備，而且還是受生物學啟發(fā)的電子解決方案。Khaled Salama對一種稱為“憶阻器”的新型生物啟發(fā)設備感興趣。這些是受到神經網絡和大腦突觸啟發(fā)的電氣組件。研究人員希望他們將引領下一代計算系統的發(fā)展，并希望他們能夠更好地適應快速處理大量數據的需求。Salama開發(fā)了一種方法，可以提高這些設備的計算效率，同時減少這些通常耗能的設備的功耗。
Kosel說，在惡劣的海洋環(huán)境中傳感數據可能特別具有挑戰(zhàn)性。研究人員經常求助于放置在大型海洋動物身上的電子標簽來追蹤其運動。他們還使用電子傳感器在海中進行流量，鹽度，壓力和溫度測量。需要更小，更輕，更省電的標簽來抵御腐蝕，并承受生物結垢。細菌結垢幾乎在任何停留在海中太久的東西上都形成。
Kosel的解決方案是開發(fā)采用單步激光打印技術制造的石墨烯傳感器，以用于海洋應用。這些激光誘導的石墨烯傳感器具有抗腐蝕能力，可以在高溫下生存。它們非常輕巧且具有柔韌性，使其適合附著在較小的海洋動物上。他們還開發(fā)了一種技術，該技術涉及進行高頻測量，以使其能夠承受累積的生物污染層的影響。
該小組已開始召開會議，該會議每年在KAUST舉行。去年，在眾多受人尊敬的與會者中，劍橋大學菲利普親王理工學院教授喬治·馬利亞拉斯(George Malliaras)。Malliaras贊揚該大學的世界一流的儀器設備，在校園內獲得出色的合作機會以及與國外人士合作的機制。他說：“綜合考慮這些屬性，KAUST在解決當今人類面臨的一些最重要問題方面非常成功?！?br /> ? ? ?
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