Создание сети нанобиосенсоров для беспроводной связи в крови

Глобальная команда исследователей, включая учёных из EPFL, разработала протокол MoMA (Molecular Multiple Access), который позволяет создать молекулярную сеть с несколькими передатчиками. Это важный шаг в развитии Интернета био-нано-вещей (IoBNT) — области на стыке информатики и биологии.

Проблема коммуникации

Нанобиосенсоры, нанолаборатории-на-чипе и нанороботы для целевой доставки лекарств могут революционизировать медицину. Однако традиционные методы беспроводной связи (радиоволны) не работают для устройств микро- и нано-размеров, так как сигналы не проникают через жидкости организма.

Решение: биомолекулярная связь

Вместо электромагнитных волн используется принцип биомолекулярной связи, вдохновлённый самим организмом. Информация кодируется в молекулах, которые выпускаются в кровоток (например, выпуск молекул = бит "1", отсутствие выпуска = бит "0").

Протокол MoMA

Большинство существующих теоретических моделей не учитывают биологическую реальность, например, постоянные изменения коммуникационного канала из-за сердцебиения. Протокол MoMA включает:

• Обнаружение пакетов данных.
• Оценку состояния канала.
• Схемы кодирования/декодирования, использующие уникальные свойства молекулярных сетей.

Протокол был успешно протестирован на синтетической экспериментальной установке, имитирующей кровеносные сосуды (трубки и насосы). Он масштабировался до четырёх передатчиков и значительно превзошёл существующие передовые технологии.

Следующие шаги

Исследователи признают, что для создания практичных и развёртываемых молекулярных сетей необходимы испытания in-vivo в микро-имплантах и микрофлюидных системах в "мокрых" лабораториях. Однако разработанные принципы, основанные на фундаментальных моделях диффузии и динамики жидкостей, являются важным первым шагом к этой цели.