生物電子學(xué)zui大膽的研究方向或許是將生物組織與電子在細(xì)胞層面相結(jié)合。哈佛大學(xué)化學(xué)家Charles Lieber和同事在過去20年間將心血傾注于一項研究：他們將超薄納米線從原子標(biāo)度大小開始培養(yǎng)，并將它設(shè)計成具有晶體管等電子設(shè)備功能的材料。因為要在細(xì)胞內(nèi)模擬和影響生物的機能，尺寸是個問題，而納米級設(shè)備的大小非常合適。Lieber說：“納米級設(shè)備非常契合電子接口尺寸的要求。”神經(jīng)元內(nèi)的離子通道寬度小于10納米，神經(jīng)突觸間的節(jié)點寬度小于100納米，而神經(jīng)元本身也不過微米大小。因此，納米級設(shè)備的出現(xiàn)將帶來革命性的發(fā)展。

　　Lieber團隊已經(jīng)通過利用納米線制作出了納米級的計算機存儲器、發(fā)光二極管以及光伏電池。他們在近期發(fā)布的一系列論文中闡述了自己是如何通過利用這些納米級設(shè)備追蹤神經(jīng)活動的。他們還準(zhǔn)備了可進入神經(jīng)元的納米線探針，并在探針上安置了多種晶體管記錄儀。

　　上世紀(jì)70年代，膜片鉗探針的出現(xiàn)使得監(jiān)控獨立細(xì)胞間的活動成為可能，但膜片鉗探針不能進入細(xì)胞內(nèi)。而這種新型的納米線技術(shù)，按照Lieber的話來說是“繼膜片鉗探針技術(shù)之后，*稱得上新技術(shù)的記錄方法”。

　　另一種納米層級新設(shè)備是利用光脈沖來控制老鼠的基因表達。為了開展研究，研究人員必須把老鼠固定在復(fù)雜的電子設(shè)備上以改變它的自然習(xí)性。Rogers和同事在4月12日出版的《科學(xué)》雜志上描述了他們的實驗過程：將納米級發(fā)光二極管安置在納米級細(xì)線的末端，這些細(xì)線很柔韌但卻可以穿透老鼠的大腦組織，并通過光喚醒老鼠大腦內(nèi)特定的基因。這種納米帶可以接收附近的大腦無線電波并將它們轉(zhuǎn)換成電流。之后，研究員在老鼠頭部附近安置了一臺無線電源，打開發(fā)光二極管的開關(guān)，老鼠特定的基因表達隨之出現(xiàn)。Rogers認(rèn)為這項新技術(shù)預(yù)示著一種新應(yīng)用：自我供電的生物電子裝置將被植入多種器官，并能夠控制這些器官的功能。

　　Lieber團隊的研究成果使得這種新應(yīng)用指日可待。該團隊制造出了配備有內(nèi)置晶體管的3D硅納米線網(wǎng)。他們將硅納米線網(wǎng)用作生物組織培養(yǎng)平臺，以培養(yǎng)心肌細(xì)胞或者神經(jīng)元。晶體管陣列可以監(jiān)控生長中的生物組織的電子活動，并追蹤這些組織對例如用于刺激心臟細(xì)胞收縮的去甲腎上腺素等藥物的反應(yīng)。