Деблина Саркар делает маленькие устройства, о которых у нее большие мечты. На самом деле машины настолько малы, что могут скромно обитать в живых клетках. И ее планы настолько велики, что однажды они могут спасти множество жизней.
Деблина Саркар — нанотехнолог и доцент Массачусетского технологического института. Она разрабатывает сверхмаленькие электронные устройства, некоторые размером с пылинку, которые, как она надеется, однажды проникнут в мозг.
Болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и другие неврологические недуги, поражающие миллионы людей во всем мире. Решение Саркара: использовать миниатюрные машины для раннего обнаружения и устранения этих нарушений.
«Она всегда интересовалась применением… электроники в биологических системах», — говорит соавтор и исследователь в области биоинженерии Самир Митраготри из Гарвардского университета, который знаком с Саркар около десяти лет и входил в ее диссертационный комитет.
Получив степень бакалавра электротехники в Индийском технологическом институте Дханбада, Саркар переехал в Калифорнию, чтобы изучать наноэлектронику в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре. Там она тестировала новые способы создания наноустройств, которые могли бы уменьшить количество энергии, потребляемой компьютерами и другой бытовой электроникой.
Одним из выдающихся устройств, разработанных Саркар во время ее дипломной работы, был транзистор, который уменьшал количество энергии, теряемой в виде тепла, на 90 процентов по сравнению с некоторыми из наиболее распространенных сегодня кремниевых транзисторов. За прорыв Калифорнийский университет в Санта-Барбаре присвоил Саркару докторскую степень. диссертацию на премию Ланкастера за вклад в развитие математики, физических наук и техники.
Попутно Саркар увлеклась мозгом, который она называет «компьютером с самым низким энергопотреблением». Работа над исследованием бета-амилоидных бляшек в качестве постдока в Массачусетском технологическом институте открыла двери для слияния ее двойных интересов, и она осталась доцентом, чтобы основать группу Nano-Cybernetic Biotrek. Ее группа разрабатывает наноустройства, которые могут взаимодействовать с живыми клетками, и «нейроморфные» вычислительные устройства, архитектура которых вдохновлена человеческим мозгом и нервной системой.
На данный момент самым инновационным устройством группы может быть Cell Rover — плоская антенна, которая может отслеживать процессы внутри клеток. В исследовании, опубликованном в 2022 году, Саркар и ее коллеги использовали магнитные поля, чтобы превратить Cell Rover размером примерно с тихоходку в зрелую яйцеклетку лягушки. Команда продемонстрировала, что при стимуляции магнитным полем, создаваемым переменным током, молекулы в наноустройстве вибрируют на частотах, безопасных для живых клеток. Используя приемник с проволочной катушкой, исследователи смогли определить, как эти вибрации влияют на собственное магнитное поле устройства.
Саркар предполагает использовать это устройство для выявления белков в мозге с неправильной укладкой, которые могут быть ранними признаками болезни Альцгеймера. Сегодня потеря памяти — единственный способ узнать, что у живого человека есть болезнь Альцгеймера, но к тому времени ущерб становится необратимым, говорит Саркар. Антенны Cell Rover также могут быть соединены с наноустройствами, которые собирают энергию и электрически стимулируют клетки, открывая дверь для новых типов мозговых электродов и субклеточных кардиостимуляторов.
