Name: assembly and characterization of biomolecular memristors consisting of ion channel-doped lipid membranes
Uploaded: 2019-03-09T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Assembly and Characterization of Biomolecular Memristors Consisting of Ion Channel-doped Lipid Membranes at JoVE.com

Finanziell unterstützt wurde von der National Science Foundation Grant NSF ECCS-1631472. Forschung für G.J.T., C.D.S, A.B und C.P.C wurde teilweise vom Labor gerichtet Research and Development Program des Oak Ridge National Laboratory, verwaltet von UT-Battelle, LLC, für das US-Department of Energy gesponsert. Ein Teil dieser Forschung wurde in der Mitte für Anwendungspotential Materialwissenschaften durchgeführt, die eine Damhirschkuh Büro der Wissenschaft Benutzer Anlage ist.

1. Allgemeine Anweisungen und Vorsichtsmaßnahmen
<ol><li>Wählen Sie geeignete, unbeschädigte Messung/mischen Glaswaren (Fläschchen, Becher, etc.) und andere Labware (Spatel, Löffel, etc.) für den Einsatz.</li>
	<li>Mit Glaswaren sorgfältig durch, um Beschädigungen zu vermeiden, und Latex oder Nitril Handschuhe zur Vermeidung einer Kontamination der Glaswaren/Labware mit Rückständen von Fingerspitzen und zum Schutz Ihrer Haut.</li>
	<li>Saubere gewählten Glaswaren/Labware gründlich mit Wasse...

<ol>
	<li>Thompson, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+neurobiology+of+learning+and+memory.">The neurobiology of learning and memory.</a> Science. 233 (4767), 941-947 (1986).</li><li>Squire, L. 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Dieser Beitrag stellt ein Protokoll für die Montage und Charakterisierung von biomolekularen Memristoren basierend auf Ionen-Kanal-dotierte synthetische Biomembranen zwischen zwei Wassertröpfchen in Öl gebildet. Das weiche Materie, zwei-Terminal Gerät konzipiert und studierte bis: 1) besiegten Einschränkungen, die mit Solid-State-Technologie verbunden sind, wie z. B. hohe Rauschen, hohen Energieverbrauch und hohe Spannungen, Wechsel (2) genauer Zusammensetzung, imitieren strukturieren Wechsel Mechanismen der biologi...

Es ist allgemein anerkannt, daß biologische Synapsen verantwortlich für die hohe Effizienz und enorme Parallelität des Gehirns aufgrund ihrer Fähigkeit sind zu lernen und verarbeiten Informationen auf höchst anpassungsfähige Arten. Diese koordinierte Funktionalität ergibt sich aus mehreren, sehr komplexen molekularen Mechanismen diesem Laufwerk sowohl kurzfristige als auch langfristige synaptische Plastizität1,2,3,4,5. Neuromorphen-computing-Systeme wollen emulieren synaptische Funktionen auf Ebenen nähert sich die Dichte, Komplexität und Energieeffizienz des Gehirns, die notwendig sind, für die nächste Generation von Gehirn-wie Computer6,7 , 8. synaptische Funktionen mit Hilfe von traditionellen elektronischen Schaltelemente zu reproduzieren ist jedoch praktisch unmöglich9, stattdessen erfordert die Konstruktion und Herstellung der neuen Hardware-Elemente, die auf eingehende Signale anpassen können und erinnern Informationen Geschichten9. Diese Arten von Synapse-inspirierten Hardware sind als Mem-Elements9,10,11 (kurz für Speicherelemente), bekannt, die nach Di Ventra Et Al.9,11, passive, zwei-Terminal-Geräte, deren Widerstand, Kapazität oder Induktivität als Reaktion auf äußere Reize neu konfiguriert werden kann, und die vorherige Staaten11erinnern können. Um Energieverbräuche nähert sich in das Gehirn zu erreichen, sollten diese Elemente ähnliche Materialien und Mechanismen für die synaptische Plastizität12beschäftigen.
Bisher worden zwei-Terminal Memristoren13,14,15 überwiegend gebaut mit komplementären Metall-Oxid-Halbleiter (CMOS) Technologie, zeichnen sich durch hohe schaltende Spannungen und hohen Geräuschpegel. Diese Technologie skaliert nicht gut wegen hoher Stromverbrauch und geringe Dichte. Um diese Einschränkungen zu beheben, wurden mehrere organische und Polymere Memristoren vor kurzem gebaut. Diese Geräte weisen jedoch deutlich langsamer Schaltdynamik durch zeitaufwendige Ion Diffusion durch ein leitfähiges Polymer-Matrix16,17. Infolgedessen sind die Mechanismen, mit denen beide CMOS-basierte und organischen Memristive Geräte Synapse-inspirierte Funktionen emulieren, hoch phänomenologische, umfasst nur wenige synaptische Funktionen wie Spike Timing abhängigen Plastizität (STDP) 18, während mit Blick auf andere wichtige Funktionen auch spielen eine entscheidende Rolle bei der Herstellung des Gehirns eines leistungsfähigen und effizienten Computers, z. B. präsynaptischen, kurzfristige Plastizität19.
Vor kurzem führten wir eine neue Klasse von Memristive Geräten12 mit Spannung aktiviert Peptide biomimetische Lipidmembranen gegründet, die imitiert, biomolekulare Zusammensetzung, Membran-Struktur und Ion Kanalumschaltung ausgelöst Mechanismen der biologischen Synapsen20.  Wir beschreiben hier, wie zu montieren und diese zwei-Terminal-Geräte, elektrisch zu verhören mit besonderem Schwerpunkt auf kurzfristige Plastizität für die Umsetzung in Online-Bewertung lernen Anwendungen12. Gerätemontage basiert auf die Tröpfchen Interface Bilayer (DIB)21 -Methode, die in den letzten Jahren weitgehend verwendet worden ist, um die Biophysik des Modells Membranen21 und Membrane-springen Ionen-Kanäle22,23zu studieren, 24, und als Bausteine für die Entwicklung der Reize reagierende Materialien25,26. Wir beschreiben Membranverfahren Montage- und Verhör im Detail für Interessenten in neuromorphen Anwendungen aber wenig Berufserfahrung in Biomaterialien oder Membran Biologie. Das Protokoll enthält auch eine vollständige Beschreibung des Verfahrens Charakterisierung, die ebenso wichtig wie der Montage, die dynamische und rekonfigurierbaren elektrischen Eigenschaften der Vorrichtung27gegeben ist. Die hier beschriebenen Verfahren und Vertreter Ergebnisse sind Grundlagen für eine neue Klasse von Low Cost, Low-Power, weiche Mem-Elemente basierend auf Lipid-Schnittstellen und andere Biomoleküle für Anwendungen im neuromorphen computing, autonome Strukturen und Systeme, auch adaptive Gehirn-Computer-Schnittstellen.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1429px;" width="1428">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:22px;width:377px;">1,2-diphytanoy-sn-glycero-3-phosphocholine (DPhPC)</td>
			<td style="width:206px;">Avanti Polar Lipids</td>
			<td style="width:183px;">850356P/850356C</td>
			<td style="width:663px;">Purchased as lyophilized powder (P) or in chloroform (C)&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:22px;width:377px;">Agarose&#160;</td>
			<td style="width:206px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:183px;">A9539</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Agarose (0.5g Agarose Tablets)</td>
			<td style="width:206px;">Benchmark</td>
			<td style="width:183px;">A2501</td>
			<td>You can either use the powder form or the tablets&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Alamethicin&#160;</td>
			<td style="width:206px;">AG Scientific</td>
			<td style="width:183px;">A-1286</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Analytical balance&#160;</td>
			<td style="width:206px;">Mettler Toledo</td>
			<td>ME204TE/00</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Axopatch 200B Amplifier&#160;</td>
			<td style="width:206px;">Molecular Devices</td>
			<td style="width:183px;">-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:22px;width:377px;">BK Precision 4017B 10 MHz DDs Sweep/Function Generator</td>
			<td style="width:206px;">Digi-Key</td>
			<td style="width:183px;">BK4017B-ND</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Borosilicate Glass Capillaries</td>
			<td style="width:206px;">World Precision Instruments</td>
			<td style="width:183px;">1B100F-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Brain Total Lipid Extracts (Porcine)</td>
			<td style="width:206px;">Avanti Polar Lipids</td>
			<td style="width:183px;">131101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">DigiData 1440A system</td>
			<td style="width:206px;">Molecular Devices</td>
			<td style="width:183px;">-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Extruder Set With Holder/Heating Block&#160;</td>
			<td style="width:206px;">Avanti Polar Lipids</td>
			<td style="width:183px;">610000</td>
			<td>This includes a mini-extruder, 2 syringes, 100 PC membranes, 100 filter supports, and 1 holder/heating block</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Freezer (-20 &#176;C)</td>
			<td style="width:206px;">VWR International</td>
			<td style="width:183px;">SCUCBI0420AD</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Glassware</td>
			<td style="width:206px;">VWR International</td>
			<td style="width:183px;">-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Hexadecane, 99%</td>
			<td style="width:206px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:183px;">544-76-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Isopropyl Alcohol</td>
			<td style="width:206px;">VWR International</td>
			<td style="width:183px;">BDH1133-4LP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Microelectrode Holder&#160;</td>
			<td style="width:206px;">World Precision Instruments</td>
			<td style="width:183px;">MEH1S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">MOPS</td>
			<td style="width:206px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:183px;">M1254</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:25px;width:377px;">Nitrogen (N2) Gas</td>
			<td style="width:206px;">Airgas</td>
			<td style="width:183px;">UN1066</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Parafilm M All-Purpose Laboratory Film</td>
			<td style="width:206px;">Parafilm</td>
			<td style="width:183px;">PM999</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Powder Free Soft Nitrile Examination Gloves&#160;</td>
			<td style="width:206px;">VWR International</td>
			<td style="width:183px;">CA89-38-272</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Precleaned Microscope Sildes&#160;</td>
			<td style="width:206px;">Fisher Scientific&#160;</td>
			<td style="width:183px;">22-267-013</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Refrigirator (4 &#176;C)</td>
			<td style="width:206px;">VWR International</td>
			<td style="width:183px;">SCUCFS-0504G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Silver wire</td>
			<td style="width:206px;">GoodFellow</td>
			<td>147-346-94</td>
			<td>Different diameters could be used depending on the application&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Sodium Chloride (KCl)</td>
			<td style="width:206px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:183px;">P3911</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:377px;">Stirring Hot Plate</td>
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assembly and characterization of biomolecular memristors consisting of ion channel-doped lipid membranes

Die Fähigkeit zur synaptische Funktionalitäten in synthetischen Schaltkreiselemente neu unbedingt neuromorphen EDV-Systeme, die darauf abzielen, die kognitiven Kompetenzen des Gehirns mit vergleichbarer Effizienz und Dichte zu emulieren. Bisher haben Silizium-basierte 3-Terminal Transistoren und zwei-Terminal Memristors in neuromorphen Schaltungen, größtenteils aufgrund ihrer Fähigkeit zur Informationsverarbeitung und Speicher Zusammenlegung verbreitet. Doch diese Geräte die Vernetzung und die Komplexität des Gehirns erreichen können, weil sie sind machthungrigen, nicht wichtige synaptische Funktionalitäten zu imitieren, und leiden unter hohen Geräuschpegel und hohe Spannungen zu schalten. Um diese Einschränkungen zu überwinden, haben wir entwickelt und charakterisiert eine biomolekularen Memristor, die Zusammensetzung, Struktur und Schaltverhalten der biologische Synapsen imitiert. Hier beschreiben wir den Prozess der Montage und Charakterisierung biomolekularen Memristoren bestehend aus einem 5 nm dicken Lipid Bilayer zwischen Lipid funktionalisiert Wassertröpfchen in Öl gebildet und mit Spannung aktiviert Alamethicin Peptide dotiert. Während ähnliche Versammlung Protokolle verwendet wurden, um die biophysikalische Eigenschaften von Tröpfchen unterstützt Lipidmembranen und Membrane-springen Ionenkanäle untersuchen, dieser Artikel konzentriert sich auf wesentliche Änderungen der Tröpfchen Bilayer Schnittstellenmethode für konsequente Memristor Performance zu erreichen. Speziell, beschreiben wir die Liposomen-Herstellungsverfahren und die Übernahme der Alamethicin Peptide in Lipid Bilayer Membranen und die entsprechenden Konzentrationen von jeden Bestandteil, sowie deren Auswirkungen auf die Gesamtreaktion der Memristoren. Wir beschreiben auch die Charakterisierung Prozess der biomolekularen Memristors, einschließlich Messung und Analyse von Memristive Strom-Spannungs-Beziehungen über zyklische Voltammetrie sowie kurzfristige Plastizität erhalten und lernen schrittweise als Reaktion auf Spannung Impulsfolgen.

Abbildung 1 zeigt den Versuchsaufbau zu montieren und zu charakterisieren, der biomolekularen Memristor verwendet. Senken die freien Enden der Elektroden an der Unterseite des Ölbehälters, wie in Abbildung 1 b, fand hilfreich zur Minimierung von Schwingungen der Elektroden und Tröpfchen, die in Variationen in gemessenen Strom und Bilayer Bereich, insbesondere in Fällen führen kann wo das Heizöl konvektive Strömung im Öl erzeugen kann. <strong class="xfig...

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Assembly and Characterization of Biomolecular Memristors Consisting of Ion Channel-doped Lipid Membranes

Weich, nutzen Niederleistungs-biomolekularen Memristoren ähnlicher Zusammensetzung, Struktur und Mechanismen der Bio-Synapsen umschalten. Hier vorgestellten wird ein Protokoll zu montieren und zu charakterisieren, biomolekulare Memristoren aus isolierenden Lipid Bilayer gebildet zwischen Wassertröpfchen in Öl gewonnen. Die Einbeziehung der Spannung aktiviert Alamethicin Peptide Ergebnisse in Memristive ionische Leitfähigkeit durch die Membran.

Montage und Charakterisierung der biomolekularen Memristors bestehend aus Ionenkanal-dotierte Lipidmembranen

The ability to recreate synaptic functionalities in synthetic circuit elements is essential for neuromorphic computing systems that seek to emulate the ...

Unser Protokoll beschreibt, wie eine Peptid-dotierte Biomembran zusammenbaut und elektrisch charakterisiert wird, die die Zusammensetzung, Struktur und Transporteigenschaften biologischer Synapsen genau imitiert und eine einstellbare Speicherresistenz aufweist. Diese Technik ermöglicht es Benutzern, aktivitätsabhängige, Speicherresistenz und kurzfristige Plastizität in technischen Systemen in Zeitskalen und Anregungsniveaus zu bewerten, die für biologische Synapsen und Ionenkanäle relevant sind. Diese Technik bietet einen Rahmen für die Charakterisierung biomimetischer Membranen, die spannungsaktivierte Ionenkanäle enthalten, wodurch sie auf die Charakterisierung einer Vielzahl von zellulären Transportprozessen anwendbar ist, einschließlich derer in Neuronen.Unser Vorschlag an neue Forscher ist es, zunächst bei der Vorbereitung von Liposomenlösungen und der Montage einer Tröpfchenschnittstelle Bilayer auf Drahtelektroden zu werden. Das Aus erster Hand zu sehen, das Verfahren zum Tröpfchendosieren und Positionieren auf Elektroden vereinfacht diese Technik für die Bilayer-Bildung und macht sie sofort für alle zugänglich. Demonstriert dieses Verfahren wird Dr.Joseph Najem, ein Postdoc aus meinem Labor, demonstrieren.Zunächst bereiten Sie die Alamethicin-Stammlösung im Mikrozentrifugenrohr vor, indem Sie das Alamethicin-Peptidepulver in Ethanol auf eine Endkonzentration von 2,5 Milligramm pro Milliliter auflösen. Wirbeln Sie die Röhre kurz, um gut zu mischen, und speichern Sie die Lagerlösung in einem minus 20 Grad Celsius Gefrierschrank. In einem 1,5 Milliliter Safe-Lock-Rohr einen Mikroliter Alamethicin-Stammlösung zu 99 Mikroliter lösung A hinzufügen, um eine endgültige Alamethicin-Konzentration von 13 Mikromolar in der Liposomensuspension zu erreichen.Wirbel gut zu mischen. Die resultierende Peptid-Liposomlösung ist Die Lösung B.Mix 117 Mikroliter der Lösung A mit 10 Mikroliter n. A. Lösung B, um eine endgültige Alamethicin-Konzentration von einem Mikromolar zu erreichen, und dann Wirbel, um gut zu mischen. Beziehen Sie sich auf die resultierende Lösung als C.Store die Lösungen B und C bei vier Grad Celsius.Legen Sie eine 1 Millimeter dicke 25 mal 75 Millimeter große Glasseite auf die Bühne eines invertierten Mikroskops. Geben Sie ein paar Tropfen Hexadecanöl auf die Mitte der Glasrutsche, und legen Sie dann das Ölreservoir direkt auf das Öl auf der Glasrutsche. Füllen Sie das Ölreservoir vollständig mit Hexadecanöl.Stellen Sie sicher, dass das Reservoir über der Objektivlinse positioniert ist. Dann stecken Sie den Elektrodenhalter an die Kopfstufe eines Stromverstärkers, der auf einem Mikromanipulator montiert ist. Der Mikromanipulator minimiert Elektrodenlänge und elektrisches Rauschen.Dann montieren Sie den Glasmikropipette-Halter mit dem zweiten Silber-Silber-Chlorid-Draht auf einen anderen Mikromanipulator. Positionieren Sie die Elektroden mit Hilfe der Mikromanipulatoren so, dass die agarosebeschichteten Spitzen der Silber-Silber-Chlorid-Drähte auf einer ähnlichen vertikalen Ebene vollständig in das Ölreservoir eingetaucht sind. Richten Sie die beiden Elektroden aus und trennen Sie sie um einige Millimeter.Um die Lipid-Doppelschicht zu bilden, bewegen Sie die Elektroden vertikal in die Ölphase. Verwenden Sie die Mikropipette, um 200 Nanoliter Lipidlösung A auf jedem der Drähte abzulagern. Warten Sie drei bis fünf Minuten, bis eine spontane Lipid-Monolayer-Montage an der Wasserölschnittstelle möglich ist.Tröpfchen können absacken, wenn das umgebende Öl ausreichend dichter ist. Danach senken Sie die Elektroden wieder untertauchen, bis die Enden beider Elektroden kaum den Boden des Ölreservoirs berühren. Um dann die Bilayer zu bilden, bewegen Sie die Elektroden horizontal, um die Tröpfchen in Kontakt zu bringen.Um die eingeklemmte, hysteretische Strom-Spannungs-Beziehung zu erhalten, verwenden Sie einen Funktionsgenerator, um dreieckige oder sinusförmige Spannungswellenform auf eine alamethicinfreie Lipidmembran anzuwenden, die mit Tröpfchen der Lösung A. montiert ist. Um die Größe der Grenzflächen-Lipid-Bilayer aufzuzeichnen, messen Sie entweder den Durchmesser der Lipidmembran auf dem Computer oder erfassen Sie die Peak-to-Peak-Stromamplitude, die sich aus der dreieckigen Welle von 10 Hertz, 10 Millivolt ergibt, um die Fläche der Membran zu berechnen. Nehmen Sie die Drähte aus der Ölphase, um die Tröpfchen zu entfernen, die kein Alamethicin enthalten.Fügen Sie neue wässrige Tröpfchen mit Lösung C hinzu und bilden Sie eine Lipid-Bilayer. Verwenden Sie anhand der quadratischen Wellenstromamplitude die Mikromanipulatoren, um den Kontakt zwischen Tröpfchen so einzustellen, dass die Bilayerin eine ähnliche Fläche hat wie die zuvor gebildete. Wenden Sie dann eine Spannungswellenform von 10 Hertz und 10 Millivolt an und zeichnen Sie die induzierte Stromreaktion wie bisher auf.Um Pulsexperimente mit einer benutzerdefinierten Programmiersoftware und analoger Spannungsquelle durchzuführen, erzeugen Sie Spannungsimpulse mit spezifischen hohen und niedrigen Amplituden auf Zeit und Auszeit. Zeichnen Sie den Strom als Reaktion auf angewendete Impulse auf. Das Diagramm von Strom versus Spannung zeigt die Null-Strom-Antwort bei Anwendung einer Spannungsverzerrung auf eine alamethicinfreie Lipid-Bilayer.Fügen Sie 0,017 Hertz hinzu, eine Frequenz, bei der die Impedanz durch Membranwiderstand dominiert wird. Für die hochisolierende Membran wird eine geringe ohmsche Stromreaktion angezeigt. Die Darstellung eines Lipid-Doppelschichtens, das zwischen zwei Tröpfchen gebildet wird, die Alamethicin-Peptide enthalten, zeigt exponentiell steigende Ströme bei Spannungen, die über der Einfügeschwelle von 100 Millivolt liegen.Bei Hochspannung, Alamethicin Peptide an der Oberfläche des Lipid-Doppelschichteinsatz es in die Membran und Aggregat zu leitenden Poren bilden. Die symmetrischen Stromreaktionen bei beiden Polaritäten sind auf das Einfügen und Die Aggregation separater Populationen von Peptiden von gegenüberliegenden Seiten der Membran zurückzuführen. Der kapazitive Strom muss vom Gesamtstrom subtrahiert werden, um nur die memristive, eingeklemmte Hysterese-Strom-Spannungs-Antwort zu erhalten.Die biomolekulare Memristor-Reaktion auf nachfolgende Spannungsimpulse mit einer Erhöhung der Leitfähigkeit während der Betriebszeit, obwohl sie während jeder Auszeit zeitweise einen Isolierzustand wiederherstellt. Sowohl der gegenwärtige Stimulus als auch die vorherigen Reize tragen zum aktuellen Anstieg bei. Kohäsive Monolayer auf beiden Tröpfchen müssen sich bilden, bevor sie zu der Bilayerin zusammengeführt werden.Wenn die Tröpfchen zu früh zusammengebracht werden, verschmelzen sie und es bildet sich kein Zweischichter. Wir entwerfen und fertigen jetzt mikrofluidische Basis-Neuralnetze, die aus Festkörper-Neuronen bestehen, die durch membranbasierte Synapsen verbunden sind, die durch netzwerkassimilationoptimierung von Hochleistungs-Supercomputern bei ORNL unterstützt werden. Diese Memristoren sind die ersten, die die Zusammensetzung, Struktur, Schaltmechanismus und Ionentransport von biologischen Synapsen haben.Sie bieten somit eine biomolekulare Basis, die mit hirnähnlichem Rechnen und Gedächtnis ausgestattet ist.

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Biomolecular Detection employing the Interferometric Reflectance Imaging Sensor (IRIS)

Biomolecular Detection employing the Interferometric Reflectance Imaging Sensor IRIS

Biomolekulare Erkennung Einsatz der Interferometrische Reflectance Imaging Sensor (IRIS)

The sensitive measurement of biomolecular interactions has use in many fields and industries such as basic biology and microbiology, ...

Forschung

Biotechnik

Synthesis, Assembly, and Characterization of Monolayer Protected Gold Nanoparticle Films for Protein Monolayer Electrochemistry

Synthesis, Assembly und Charakterisierung von Monolayer Protected Gold-Nanopartikeln Films für die Protein-Monoschicht Elektrochemie

Colloidal gold nanoparticles protected with alkanethiolate ligands called monolayer protected gold clusters (MPCs) are synthesized and subsequently ...

Isolation of Cellular Lipid Droplets: Two Purification Techniques Starting from Yeast Cells and Human Placentas

Isolierung von Cellular Lipid Droplets: Zwei Reinigungstechniken Ausgehend von Hefezellen und menschlichen Plazenten

Lipid droplets are dynamic organelles that can be found in most eukaryotic and certain prokaryotic cells. Structurally, the droplets consist of a core of ...

Isolation and Characterization Of Chimeric Human Fc-expressing Proteins Using Protein A Membrane Adsorbers And A Streamlined Workflow

Isolation und Charakterisierung von chimeric Human Fc-expressing Proteins Using Protein A Membrane Adsorbers And A Streamlined Workflow

Laboratory scale to industrial scale purification of biomolecules from cell culture supernatants and lysed cell solutions can be accomplished using ...

Micropatterning and Assembly of 3D Microvessels

Mikrostrukturierung und Montage von 3D-Micro-Ader

In vitro platforms to study endothelial cells and vascular biology are largely limited to 2D endothelial cell culture, flow chambers with polymer or glass ...

Merging Ion Concentration Polarization between Juxtaposed Ion Exchange Membranes to Block the Propagation of the Polarization Zone

Zusammenführen von Ionenkonzentration Polarisierung zwischen Juxtaposed Ionenaustauschermembranen zu blockieren die Ausbreitung der Polarisations Zone

The ion concentration polarization (ICP) phenomenon is one of the most prevailing methods to preconcentrate low-abundance biological samples. The ICP ...

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Eine Methode für den Anbau von Bio-Memristoren von Slime Mold

Our research is aimed at gaining a better understanding of the electronic properties of organisms in order to engineer novel bioelectronic systems and ...

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) Assays

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate LAL Assays

Nachweis von Endotoxin im Nano-Rezepturen mit Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) Assays

When present in pharmaceutical products, a Gram-negative bacterial cell wall component endotoxin (often also called lipopolysaccharide) can cause ...

Growth and Characterization of Irradiated Organoids from Mammary Glands

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Focused Ion Beam Lithography to Etch Nano-architectures into Microelectrodes

Fokussierte Ionenstrahl-Lithographie zu Etch-Nano-Architekturen in Mikroelektroden

With advances in electronics and fabrication technology, intracortical microelectrodes have undergone substantial improvements enabling the production of ...