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中国科研人员构建类生命视觉感知成像系统

中国科学院沈阳自动化研究所（以下简称沈阳自动化所）类生命机器人研发团队联合清华大学和香港大学团队，利用生物光敏感元件和类生命光电晶体管构建了类生命视觉感知成像系统。相关研究成果2021年1月30日在线发表于《生物传感器和生物电子学》。

科研人员通过在普通人胚胎肾上皮细胞（HEK293）异源表达光敏感跨膜离子通道蛋白（ChR2）获得了作为生物光敏感元件的光遗传工程化细胞，其光感知过程与人眼视网膜受体感知光子的原理相似，即光诱导离子通道打开进而促使细胞去极化，并产生生物电信号。为检测微弱的生物电信号，科研人员选择石墨烯这一具备高载流子迁移率的生物兼容性材料，构建了无损、高通量的工程化细胞和机电系统的物理融合和信息检测接口。

论文第一作者、沈阳自动化所博士研究生杨佳表示，光遗传工程化细胞起到了晶体管栅极的作用，其光门控作用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换为晶体管器件的电流输出，该输出电流可以反过来表征光强信息。

该研究证明了直接利用生命材料进行视觉感知的可能性，也为研发具有高性能和良好生物兼容性的新型视觉假体提供了新思路和新方法。“类生命机器人的研究理念和设计是传统仿生学的进一步发展，未来仿生学的研究将不限于对生物形态和功能的模仿，还将通过生命材料与机电系统的深度融合，充分利用生命系统固有的功能优势。……