智能材料中的生物信号传递过程

弗莱堡大学的科学家开发出了由生物成分和高分子材料组成的材料系统，能够感知和处理信息。这些生物杂交系统被设计为执行某些功能，例如计数信号脉冲，以便在正确的时间释放生物活性分子或药物，或检测酶和小分子，例如牛奶中的抗生素。跨学科团队在该领域的一些主要期刊上展示了他们的成果，包括今日的先进材料和材料。

生命系统(例如细胞和生物体)和电气系统(例如计算机)响应不同的输入信息，并具有不同的输出能力。但是，这些复杂系统共有的基本属性是处理信息的能力。在过去的二十年中，科学家们应用电气工程原理来设计和构建能够感知和处理信息并执行所需功能的活细胞。该领域被称为合成生物学，它在医学，生物技术，能源和环境领域有许多令人兴奋的应用。

“由于我们对生物信号传导过程的组件和接线的理解取得了重大进展，我们现在处于可以将生物模块从合成生物学转移到材料的阶段，”生物学系主任研究员Wilfried Weber教授解释道。 BIOSS生物信号研究中心。开发这些智能材料系统的关键步骤是最佳地调整生物构建块的活动。与计算机类似，各个组件的不兼容性可能会使整个系统崩溃。克服这一挑战的关键是由Jens Timmer教授和数学与物理学院的Raphael Engesser博士开发的定量数学模型。

“这些合成生物学材料系统的一大优点是它们的多功能性，”其中一项研究的第一作者，斯皮曼生物学和医学研究生院(SGBM)的博士候选人Hanna Wagner说。这些研究中提出的模块化设计概念为工程生物混合材料系统提供了蓝图，该系统可以感知和处理各种物理，化学或生物信号并执行所需的功能，例如信号放大，信息存储或受控释放生物活性分子因此，这些创新材料可能在研究，生物技术和医学中有广泛的应用。