Riassunto:
Un gruppo di ricerca del Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha recentemente sviluppato un "circuito stampato vivente" fatto di batteri, combinando la biologia sintetica con l'ingegneria elettronica per aprire una nuova strada per i futuri sistemi bioelettronici programmabili e autorigeneranti. Questo risultato non solo dimostra il ruolo funzionale degli organismi viventi nei circuiti, ma significa anche che i tradizionali dispositivi elettronici basati sul silicio potrebbero inaugurare un cambiamento di paradigma rispetto al mondo biologico.
Il gruppo di ricerca ha utilizzato Escherichia coli (E. coli) geneticamente modificato come materiale di base per regolare con precisione la sua rete di espressione genetica interna, consentendo ai batteri di rispondere a segnali elettrici esterni ed eseguire operazioni logiche. I batteri sono fissati su uno speciale substrato biocompatibile per formare una struttura simile a un circuito tradizionale, ma i suoi "fili" e "interruttori" sono costituiti da cellule viventi. Quando viene applicato un voltaggio specifico o un segnale chimico, il circuito genetico all'interno dei batteri viene attivato, producendo proteine fluorescenti o altri segnali di uscita rilevabili, realizzando così la trasmissione e l'elaborazione delle informazioni.
A differenza dei componenti elettronici tradizionali, questo circuito biologico ha la capacità di autoreplicarsi, autoripararsi e adattarsi all'ambiente. I ricercatori hanno sottolineato che i batteri possono ripristinare le loro funzioni attraverso la divisione e la rigenerazione dopo essere stati danneggiati, mentre i chip a base di silicio devono essere sostituiti manualmente una volta danneggiati. Inoltre, poiché i batteri possono operare a temperature e pressioni normali, l’intero sistema consuma pochissima energia e si prevede che venga utilizzato in apparecchiature mediche impiantabili, sensori di monitoraggio ambientale e persino reti di bioinformatica distribuite.
Gli esperimenti dimostrano che il circuito vivente ha implementato con successo le funzioni di porta logica di base (come "AND", "OR" e "NOT") e può eseguire semplici operazioni aritmetiche. Il team ha anche dimostrato le cascate di segnalazione tra più moduli batterici, dimostrandone il potenziale per costruire sistemi informatici biologici più complessi. Sebbene l’attuale velocità di elaborazione sia di gran lunga inferiore a quella dei chip tradizionali, i suoi vantaggi in termini di biocompatibilità, sostenibilità e diversità funzionale non possono essere ignorati.
Il leader del progetto ha affermato che il prossimo passo si concentrerà sul miglioramento della stabilità del circuito, sull'estensione del tempo di sopravvivenza dei batteri e sull'esplorazione della possibilità di integrazione con altri materiali biologici (come neuroni o scaffold di ingegneria tissutale). A lungo termine, questo tipo di “elettronica vivente” potrebbe diventare una componente fondamentale delle interfacce uomo-computer, dei sistemi di somministrazione intelligente dei farmaci e persino delle forme di vita artificiale.
Questa ricerca è stata pubblicata sull'ultimo numero della rivista "Nature Biotechnology", innescando un'ampia discussione nella comunità accademica sul concetto "la biologia è hardware". Con l’ulteriore integrazione della biologia sintetica e della microelettronica, in futuro potrebbero esserci computer fatti di cellule, organizzazioni in grado di pensare e persino robot con capacità metaboliche.
Commenti