麻省理工工程师用细菌打造活体电路板

研究团队以经过基因工程改造的大肠杆菌（E. coli）为基底材料，借助对其内部基因表达网络的精细调控，使细菌能够感知外部电信号并完成逻辑运算。这些细菌被固定于特制的生物相容性基底上，构造出类似传统电路板的布局，不过其中的时间管理方法“导线”与“开关”全部由活细胞充当。在施加特定电压或化学信号时，细菌内部的基因回路被触发，进而产生荧光蛋白或其他可检测的输出信号，以此实现信息的传递和处理。

相较于传统电子元件，这种生物电路具有自我复制、自我修复以及环境适应等特性。研究人员称，细菌在受损后能够通过分裂再生来恢复功能，而硅基芯片一旦损坏则只能依赖人工更换。同时，由于细菌可在常温常压条件下运作，整个系统的能耗极低，未来有望用于植入式医疗设备、环境监测传感器，乃至分布式生物计算网络。

实验结果表明，该活体电路板已能实现基础逻辑门（例如“与”“或”“非”）的功能，并支持简单算术运算。团队还展示了多个细菌模块间的信号级联，说明其具备构建更复杂生物计算系统的潜力。尽管当前运算速度远逊于传统芯片，但其在生物兼容性、可持续性和功能多样性方面的长处不容忽视。

项目负责人透露，下一步工作将着重于提升电路稳定性、延长细菌存活时间，并探索与其他生物材料（如神经元或组织工程支架）的集成可能。从长远来看，这类“活体电子”或许会成为人机接口、智能药物递送系统乃至人工生命体的关键组成部分。

这项研究已在最新一期的《自然·生物技术》期刊上发表，引发了学界对“生物即硬件”理念的热烈探讨。随着合成生物学与微电子技术的持续交融，未来或许真会出现由细胞构成的计算机、具备思考能力的组织，甚至拥有代谢功能的机器人。