Transistor biodegradabili…creati dal corpo umano

Traduzione a cura di Daniel Iversen

Il silicio, elemento semiconduttore, sta alla base della tecnologia più moderna, dai telefoni cellulari ai computer. Secondo i ricercatori dell’Università di Tel Aviv però, questo materiale sta rapidamente diventanto obsoleto in un industria che crea prodotti sempre più piccoli e meno dannosi per l’ambiente.

Ora, un gruppo composto dai dottorandi Elad Mentovich e Netta Hendler del dipartimenti di chimica di TAU e del Centro di Nanoscienze e Nanotecnologia, con la supervisione del Dr. Shachar Irchter in collaborazione con il Prof. Michale Gozin e il suo dottorando Bogdan Belgorodsky, hanno creato insieme transitor basati su proteine, derivanti da materiali organici trovati nel corpo umano che potrebbero diventare la base per una nuova tecnologia a nano-scala, più flessibile e biodegradabile.

Lavorando con sangue, latte e proteine del muco che hanno l’abilità di auto assemblarsi in un film semi-conduttore, i ricercatori hanno compiuto un primo passo costruendo dei display biodegradabili, ma mirano a usare questo metodo per sviluppare un intera gamma di dispositivi elettronici. La loro ricerca, che è apparsa sulle riviste Nano Letters e Advanced Materials, ha recentemente ricevuto una medaglia d’argento al Materials Research Società Graduate Student Awards in Boston, MA.

Costruire il miglior transistor dall’inizio alla fine.

Una delle difficoltà nell’utilizzo del silicio come semi-conduttore è che un transistor creato con questo materiale deve essere costruito con un approccio top-down. I produttori iniziano con un foglio di silicio che scolpiscono per fargli prendere la forma necessaria, come se stessero intagliando una scultura in una roccia. Questo metodo limita le capacità dei transistor quando si tratta di dimensione e flessibilità.

I ricercatori del TAU hanno scelto la biologia e la chimica per un approccio diverso nel creare il transistor ideale. Quando hanno applicato diverse combinazioni di sangue, latte e proteine del muco a un materiale base qualsiasi, le molecole si sono auto-assemblate per creare un film semi-conduttore a nano-scala. Nel caso delle proteine del sangue, per esempio, il film ha uno spessore di circa 4 nanometri. Nella tecnologia corrente invece la misura in uso è di 18 nanometri, dice Mentovich.

Tutte insieme i tre diversi tipi di proteine creano un circuito completo con capacità ottiche ed elettronica, ognuna portando qualcosa di unico alla scheda. Le proteine del sangue hanno l’abilità di assorbire l’ossigeno, spiega Mentovich, che permette un “dopaggio” dei semi-conduttori con prodotti chimici specifici, per creare proprietà tecnologiche particolari. Le proteine del latte, note per la loro resistenza in ambienti difficili, formano le fibre che sono i mattoni costruttori del transistor, mentre le proteine del muco hanno l’abilità di tenere separati i coloranti rossi, verdi, blu e fluorescenti, che insieme creano l’emissione di luce bianca necessaria per ottiche avanzate.

Nel complesso, le capacità naturali di ogni proteina danno ai ricercatori un “controllo unico” sul transistor organico che ne risulta, permettendo aggiustamenti della conduttività, stoccaggio di memoria, e fluorescenza, tra le tante altre caratteristiche.

Una nuova era della tecnologia

La tecnologia ora si sta spostando da un’era del silicio a un’era del carbonio, fa notare Mentovich, e questo nuovo tipo di transistor potrebbe giocare un ruolo importante, anche perchè saranno l’ideale per dispositivi più piccoli e flessibili realizzati in plastica piuttosto che il silicio, che esiste in una forma a wafer che, se piegata, si frantumerebbe come il vetro. La scoperta potrebbe quindi condurre a una nuova gamma di tecnologie flessibili, schermi, telefoni cellulari, tablet, biosensori e microprocessori.

Altrettanto significativo è il fatto che, visto l’uso di proteine naturali per costruire i transistor, i prodotti che i ricercatori creeranno saranno biodegradabili.
E’ una tecnologia molto più amica dell’ambiente e che affronta il problema crescente dei rifiuti elettronici, che fanno traboccare discariche in tutto il mondo.

Fonte: Physorg

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Scienziati creano il primo genoma umano in 3-D

Traduzione a cura di Lorenzo Micali

Per la prima volta alcuni scienziati hanno sviluppato un metodo per generare accurati modelli tridimensionali dell’intera catena del DNA di una cellula, conosciuta come genoma.

Il genoma riveste un ruolo centrale nelle funzioni di quasi tutte le cellule umane, e si pensa che le imperfezioni nella sua struttura siano la causa di diverse malattie, incluso il cancro.

Comprendere la struttura del genoma è fondamentale per capire le sue intere funzioni, ha affermato Lin Chen, professore di biologia molecolare presso il Dorsife USC College of Letters, Arts and Science.

“Tutto il materiale biologico funziona in tre dimensioni” ha detto Chen, “dunque, per riuscire a capirlo completamente, è necessario vederlo tridimensionalmente”.

Il genoma all’interno di una cellula può essere paragonato ad un piatto di spaghetti finissimi.
Le diverse cellule sono ognuna come piatti di pasta in cui gli spaghetti sono posti in maniera differente, ma che condividono alcune caratteristiche.

La tecnica aggiunge un pezzo fondamentale del puzzle a vantaggio degli scienziati, i quali cercano di comprendere il genoma – la pietra miliare della vita – nelle cellule normali e in quelle malate. Una delle più probabili applicazioni di questa ricerca sarà quella di identificare le cellule potenzialmente cancerogene in base a difetti strutturali nel genoma all’interno della cellula, ha detto Chen.

“Speriamo che in futuro questi studi consentano agli scienziati di comprendere meglio come il genoma è coinvolto nelle malattie, e anche come la sua funzione può essere regolata in tali circostanze”, ha detto Chen.

A causa delle sue piccole dimensioni e della sua lunghezza mostruosamente elevata, creare un’immagine tridimensionale di un genoma non è semplice come scattare una fotografia. La catena del DNA genomico è così lunga che, se un nucleo avesse le dimensioni di un pallone da calcio, la catena del DNA al suo interno potrebbe sbrogliarsi per misurare quasi 50 km di lunghezza. Normalmente i biologi, per studiare la struttura delle biomolecole, non usano niente che funzioni meglio del genoma umano.

Accartociatosi all’interno del nucleo, il DNA forma centinaia di milioni di contatti con se stesso. Utilizzando una nuova tecnica, i ricercatori dell’ USC hanno tracciato la posizione di ciascuno di questi contatti e hanno utilizzato sofisticati algoritmi informatici per modellare i risultati in 3D.

“Fornisce una prospettiva completamente nuova del genoma”, ha detto Chen. Lo studio è apparso sul sito web di Nature Biotechnology il 25 dicembre, prima della sua pubblicazione nella versione stampata.

Analizzando le differenze e le somiglianze nella struttura del genoma tra le varie cellule, gli scienziati sono in grado di discernere quali sono i principi fondamentali di organizzazione 3D. Inoltre, la struttura permette agli scienziati di vedere dove ogni gene è localizzato rispetto a qualsiasi altro gene, e di come questa sistemazione è importante per le funzioni cellulari.

Il metodo utilizzato dal team dell’USC tiene conto del fatto che ogni cellula è leggermente diversa – il DNA non si accartoccia sempre allo stesso modo.

Facendo un’analisi statistica dei diversi genomi, il team è stato in grado di determinare “posizioni privilegiate” per la catena del DNA, che fornisce un’idea del modo in cui appaiono con maggiore probabilità..

Studio fornito dal USG College

Fonte: physorg

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