人类的电子设备，从灯泡到iPod播放器，发送信息都是使用电子。另一方面，人体和所有其他生物体也发送信号，而且使用离子或质子完成这项工作。

　　华盛顿大学（University of Washington）材料科学家已经制作了一种新型晶体管，就使用质子，这就创造了一个关键元件，制成的设备可以直接与生物体通信。这项研究在线发表在跨学科杂志《自然通信》（Nature Communications）上。

　　这些设备连接人体的各种过程，正在探索，可用于生物传感或假肢，但它们通信通常是使用电子，就是带负电荷的粒子，而不使用质子，也就是带正电荷的氢原子，也不使用离子，即带正电荷或负电荷的原子。

　　“所以总是有这个问题，这是一个挑战，就在接口上，如何把电子信号转换成离子信号，或反向转换？”主要作者马可•罗兰迪（Marco Rolandi）说，他是华盛顿大学材料科学与工程助理教授。“我们发现了一种生物材料，非常擅于传导质子，这就有可能用接口连接生物系统。”

　　在人体中，质子激活“通”和“断”开关，在生物能量传递中发挥关键作用。离子则负责打开和关闭细胞膜的通道，泵送物质出入细胞。动物包括人类在内，都是使用离子来收缩弯曲他们的肌肉，并传输大脑信号。机器要这样兼容生物系统，就可以在短期内监控这样的过程。有朝一日，它可以生成质子流，直接控制某些功能。

　　走向这类控制的第一步，就是一种晶体管，它可以传送质子流脉冲。这种原型装置是一个场效应晶体管，这是一种基本型晶体管，包括门、漏极和电流源终端。华盛顿大学的这款原型，是第一款这样的设备，就使用质子。它约有5微米宽，大约是人头发宽度的二十分之一。

　　“在我们的设备中，大型仿生分子可以移动质子，而质子流可以切换开启和关闭，与这种方式完全类似的电子电流，存在于任何其他场效应晶体管中，”罗兰迪说。

　　这一设备采用改性的复合物壳聚糖（chitosan），这种材料最初是从鱿鱼羽状壳中提取出来的，这种结构在鱿鱼有壳的时候会保存下来。这种材料可以兼容各种生物，很容易制造，而且可以从食品工业丢弃的蟹壳和鱿鱼羽状壳中回收。

　　第一作者钟超（Chao Zhong）是华盛顿大学博士后研究员，第二作者邓迎新（Yingxin Deng）是华盛顿大学研究生，他们发现，这种形式的壳聚糖效果非常好，可以传递质子。壳聚糖吸收水，形成许多氢键；随后，这些质子能够从一个氢键跳到另一个氢键。

　　电荷传输计算机模型的开发者是合著者M.P.安南特兰姆（M.P. Anantram），他是华盛顿大学电气工程教授，还有加拿大滑铁卢大学（University of Waterloo）的安尼塔•法大卫•娄德萨利（Anita Fadavi Roudsari），这一模型可以良好地匹配实验结果。

　　“所以，我们现在有了一个质子电路，相当于电子电路，我们真正开始进行相当深入的了解，”罗兰迪说。

　　罗兰迪说，在未来十年左右，一些应用很可能会是在实验室直接感应细胞。目前的原型有一个硅基质，不能用于人体。然而，从长期来看，生物相容性版本可直接植入生物，直接监测，甚至控制某些生物过程。