De kemiska kretsarna är långsamma och klumpiga jämfört med Intels produkter. Men de kan styra hela molekyler, inte bara elektroner. Det betyder att de direkt kan påverka kemiska och biokemiska förlopp.
Det är doktoranden Klas Tybrandt på Linköpings universitet som har utvecklat den första integrerade kemiska kretsen. Hans resultat har publicerats i den ansedda vetenskapliga tidskriften Nature Communications. Medförfattare är professorerna Magnus Berggren och Robert Forchheimer.
Vad har man nu kemiska kretsar till?
De kan hjälpa oss att få våra kroppar att fungera bättre – eller, om man så vill, göra oss till så kallade cyborgar.
Precis som när en vanlig elektronisk krets stoppar eller släpper fram elektroner kan kemiska kretsar stoppa eller släppa fram viktiga signalsubstanser i kroppen.
Signalsubstanser är molekyler som fungerar som budbärare mellan nervcellerna.
Problem med signalsubstanserna anses vara förknippat med tillstånd som ångest, depressioner och psykoser.
Läkemedel för sådana tillstånd är utvecklade för att påverka produktionen eller distributionen av signalsubstanser i kroppen.
Med kemiska kretsar öppnar sig möjligheten att direkt styra flödet. De kan jobba direkt mot kroppens signalsystem – de behöver inte översätta information från elektronik till biokemi.
En känd signalsubstans är acetylkolin.
– Vi vet att våra chipp fungerar med vanliga signalsubstanser, som exempelvis acetylkolin. Vi kan exempelvis skicka ut signaler till synapserna i en muskel, där signalsystemet av någon anledning inte fungerar, säger Magnus Berggren, professor i organisk elektronik och ledare för forskargruppen i ett pressmeddelande.
Forskarna har utvecklat en kemisk NAND-krets. NAND-kretsar (för NOT AND) släpper igenom information som uppfyller ett visst logiskt villkor, men stoppar allt annat. Finessen är att kombinationer av NAND-kretsar kan användas för att skapa alla andra logiska villkor.
I ett tidigare projekt konstruerade Tybrandt, Berggren och Forchheimer en transistor för joner. (En jon är en molekyl som saknar en eller flera elektroner, vilket gör att den blir elektriskt laddad.)
Forskare på Karolinska Institutet använde sedan tekniken för att styra tillförseln av acetylkolin till enskilda celler.
Den nya tekniken breddar användningsområdet till vanliga molekyler.
Det uppenbara användningsområdet är en ny typ av pump av det slag som opereras in i kroppen.
Med dagens teknik måste en sådan pump bland annat ha sensorer och en elektronisk krets som styr pumpen.
Med kemiska kretsar kan konstruktionen förenklas.
”Grinden” som stänger eller öppnar kretsen kan vara en sensor som reagerar på koncentrationen av något ämne i kroppen. Men kretsen styr inte en pump, utan den är själva pumpen.
På lång sikt är det möjligt att tekniken i vissa fall kan återställa rörelseförmågan där den har gått förlorad på grund av nervskador eller där signalsystemet av andra anledningar inte fungerar.
Kemiska kretsar kan stoppa eller släppa fram hela molekyler på samma sätt som en elektronisk krets stoppar eller släpper fram elektroner. Observera att det inte finns någon motsatsställning mellan kemi och elektronik. Alla kemiska förlopp har en elektrisk aspekt.
