中新网沈阳2月7日电 (王景巍)记者7日从中国科学院沈阳自动化研讨所(以下简称沈阳自动化所)得悉，该所类生命机器人研制团队联合清华大学和香港大学科研同伴，在根据生命-机电体系深度交融的类生命机器人研讨范畴获得新进展。
该所研制了一种以光遗传工程化细胞为生物光灵敏元件、以单层石墨烯为生物电子界面的类生命光电晶体管，并将其作为中心光电传感单元构建了类生命视觉感知成像体系，为研制具有高功用和杰出生物兼容性的新式视觉假体供给了新思路和新方法。
科研人员经过在普通人胚胎肾上皮细胞(HEK293)异源表达光灵敏跨膜离子通道蛋白(ChR2)获得了作为生物光灵敏元件的光遗传工程化细胞，其光感知进程与人眼视网膜受体感知光子的原理类似，即光诱导离子通道翻开从而促进细胞去极化，并发生生物电信号。为了检测弱小的生物电信号，挑选了石墨烯这一具有高载流子迁移率的生物兼容性资料，构建了无损、高通量的工程化细胞和机电体系的物理交融和信息检测接口。
据沈阳自动化所博士研讨生杨佳介绍，光遗传工程化细胞起到了晶体管栅极的效果，其光门控效果可调控单层石墨烯沟道的电导特性；石墨烯将生物细胞光诱导跨膜电流进行耦合并转化为晶体管器材的电流输出，该输出电流能够反过来表征光强信息。
光敏离子通道蛋白的融入，使类生命光电晶体管具有高出一个数量级的电流呼应以及更宽的动态呼应规模。光遗传工程化细胞作为该器材的中心成分，其接种密度对器材输出电流具有调控效果，随细胞接种密度的添加，器材的输出电流逐步添加并趋于饱满。经过光电呼应功用研讨还发现，该器材具有杰出的呼应重复性，具有安稳的开关呼应和可疏忽的迟滞现象，常温开关比和光呼应度分别为197.5和1.37mAW-1。与其他根据生物光敏元件的光电探测器相比较，该类生命光电晶体管具有明显的呼应时刻优势，可到达25ms。
根据这些优势，科研人员还进一步使用该类生命光电晶体管构建了视觉感知成像体系。已有研讨报导证明，视网膜的视细胞将感知的光强信息转化为电脉冲信号，经过外侧膝状体传递到初级视觉皮层，视觉皮层即可发生灰度图画。在所建立的视觉感知成像体系中，光遗传工程化细胞相当于视网膜的视细胞，将由光强编码的视觉信息转化为跨膜电信号，其间的非生物成分相当于外侧膝状体，将细胞跨膜生物电信号进行转化，并经过后端的信号收集体系和核算完成灰度图画的重建。
该研讨证明了直接使用生命资料进行视觉感知的可能性，也为研制具有高功用和杰出生物兼容性的新式视觉假体供给了新思路和新方法。“类生命机器人的研讨理念和规划是传统仿生学的进一步开展，未来仿生学的研讨将不限于对生物形状和功用的仿照，还将经过生命资料与机电体系的深度交融，充分使用生命体系固有的功用优势。”沈阳自动化所研讨员刘连庆如是说。(完)
【修改:叶攀】