芝加哥大学化学家Bozhi Tian一直在研究如何用光控制生物学

一项长期的科学目标是充当研究人员与身体之间的接口的设备，既是一种了解细胞彼此之间以及彼此之间如何对话的方式，最终又可以通过刺激神经以治疗大脑或神经系统疾病。火或四肢移动。硅(一种用于太阳能电池板和外科植入物的多功能，生物相容性材料)是自然的选择。

在4月30日发表于《自然生物医学工程》上的一篇论文中，Tian的团队提出了一种设计原理系统，用于与硅一起控制生物的三个层次-从细胞内的单个细胞器到组织再到整个肢体。该小组已经在细胞或小鼠模型中证明了每种模型，包括任何人第一次使用光来控制行为而不进行基因修饰。

化学系助理教授田说：“我们希望这可以作为一个地图，您可以在其中确定要研究的问题，并立即找到解决该问题的正确材料和方法。”

科学家的地图提供了根据预期任务和规模(从细胞内部到整个动物)制造硅器件的最佳方法。

例如，为了影响单个脑细胞，可以通过发射微小的离子电流来制造硅，从而对光做出反应，从而促使神经元激发。但是，为了刺激四肢，科学家需要一个信号可以传播得更远且更强的系统，例如镀金的硅材料，其中的光会触发化学反应。

植入物的机械性能也很重要。说研究人员想用大脑的更大部分(例如皮质)来控制运动。大脑是一种柔软的，柔软的物质，因此他们需要一种类似的柔软而有弹性的材料，但它可以紧紧地粘在表面上。设计原理说，他们想要薄而有花边的硅。

该团队赞成这种方法，因为它不需要基因改造或连接电源，因为硅可以制成本质上很小的太阳能电池板。(许多其他形式的监视或与大脑交互的方式都需要有电源，并且保持电线伸入患者体内有感染的危险。)

他们在小鼠中测试了这种概念，发现它们可以通过将光照射到大脑植入物上来刺激肢体运动。先前的研究在神经元中测试了该概念。

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