Montagem e caracterização de Biomolecular Memristors consiste em membranas de lipídios dopado com canal iônico

Resumo

Macio, baixo consumo de energia, biomolecular memristors alavancar semelhante composição, estrutura e mecanismos de bio-sinapses de comutação. Apresentado aqui é um protocolo para montar e caracterizar biomolecular memristors obtido de isolamento bilayers do lipid formadas entre as gotículas de água em óleo. A incorporação dos resultados de peptídeos alamethicin tensão-ativado em memristive de condutância iônica através da membrana.

Resumo

A capacidade de recriar funcionalidades sinápticas em elementos de circuito sintético é essencial para neuromorphic computação sistemas que procuram imitar os poderes cognitivos do cérebro com densidade e eficiência comparável. Até à data, transistores de três terminais à base de silicone e dois terminais memristors foram amplamente utilizados em circuitos de neuromorphic, em grande parte devido à sua capacidade de co-localização memória e processamento de informações. No entanto, esses dispositivos não podem atingir a interconectividade e a complexidade do cérebro, porque eles são poder-com fome, não conseguem imitar chaves funcionalidades sinápticas e sofrem de ruído elevado e alta comutação de tensões. Para superar essas limitações, temos desenvolvido e caracterizado um memristor biomolecular que imita a composição, estrutura e características de comutação das sinapses biológicas. Aqui, descrevemos o processo de montagem e caracterização biomolecular memristors consistindo de uma lipídica 5 nm de espessura formada entre as gotas de água acrescida de lipídios em óleo e dopado com peptídeos alamethicin tensão-ativado. Enquanto protocolos de montagem semelhantes têm sido usados para investigar as propriedades biofísicas de membranas compatíveis com gotículas lipídicas e canais iônicos de membrana-limite, este artigo centra-se na chaves modificações de método da bicamada de interface da gota essencial para atingir o desempenho consistente do memristor. Especificamente, descrevemos o processo de preparação de lipossomas e a incorporação de peptídeos de alamethicin em membranas de bicamada lipídica e as concentrações adequadas de cada constituinte, bem como seu impacto sobre a resposta global dos memristors. Também detalhamos o processo de caracterização de memristors biomolecular, incluindo medição e análise das relações de corrente-tensão de memristive obtidos via voltametria cíclica, bem como a curto prazo plasticidade e aprendizagem em resposta a step-wise trens de pulso de tensão.

Introdução

É amplamente reconhecido que as sinapses biológicas são responsáveis pela alta eficiência e paralelismo enorme do cérebro devido à sua capacidade de aprender e processar informações de formas altamente adaptáveis. Essa funcionalidade coordenada emerge múltiplas, mecanismos moleculares altamente complexos que conduzem ambos plasticidade sináptica a curto e a longo prazo^1,2,3,4,5. Sistemas de computação Neuromorphic visam emular as funcionalidades sinápticas em níveis próximos a densidade, complexidade e eficiência de energia do cérebro, que são necessários para a próxima geração de computadores, como cérebro^{6,7 , 8}. no entanto, reproduzir características sinápticas, usando elementos de circuito eletrônico tradicional é virtualmente impossível⁹, em vez disso, exigir que o projeto e fabricação de novos elementos de hardware que pode adaptar-se a sinais de entrada e lembre-se histórias de informações⁹. Estes tipos de hardware de inspiração sinapse são conhecidos como elementos de mem-^9,10,11 (elementos de abreviação de memória), que, de acordo com Di Ventra et al.^9,11, são passivos, dispositivos de dois terminais cuja resistência, capacitância ou indutância pode ser reconfigurada em resposta a estímulos externos, e que me lembro de Estados anteriores¹¹. Para atingir os níveis de consumo de energia se aproximando aqueles no cérebro, estes elementos devem empregar materiais e mecanismos de plasticidade sináptica¹²semelhantes.

Até à data, dois terminais memristors^13,14,15 predominantemente foram construídos usando tecnologia de (CMOS) metal-óxido-semicondutor complementar, caracterizada pela alternância de alta tensões e ruído elevado. Esta tecnologia não se adapta bem devido ao consumo de energia de alta e baixa densidade. Para lidar com essas limitações, vários orgânicos e poliméricos memristors foram recentemente construídos. No entanto, esses dispositivos apresentam dinâmica switching significativamente mais lento devido à difusão do íon demorado através de uma matriz de polímero condutor^16,17. Como resultado, os mecanismos pelo qual ambos os dispositivos baseados em CMOS e orgânicos memristive emulam sinapse-inspirado funcionalidades são altamente fenomenológicos, abrangendo apenas algumas funcionalidades sinápticas como Spike temporização dependente plasticidade (STDP) ¹⁸, enquanto com vista para outra chave que apresenta também desempenham papéis essenciais na tomada o cérebro de um computador poderoso e eficiente, como plasticidade pré-sinápticos, a curto prazo¹⁹.

Recentemente, nós introduzimos uma nova classe de memristive dispositivos¹² com peptídeos ativado voltagem incorporados em membranas de lipídios biomimético que imita a composição biomolecular, a estrutura da membrana e íon canal acionado comutação mecanismos de sinapses biológicas²⁰.  Aqui, descrevemos como montar e eletricamente interrogar estes dispositivos de dois terminais, com foco específico sobre como avaliar a plasticidade a curto prazo para implementação em on-line de aprendizagem aplicações¹². Montagem do dispositivo é baseada no método da gota interface BICAMADA (DIB)²¹ , que tem sido amplamente utilizado nos últimos anos para estudar a Biofísica de membranas de modelo²¹ e de^22,de canais de íon de membrana-limite^{23, 24}e como blocos de construção para o desenvolvimento de materiais sensíveis estímulos^25,26. Podemos descrever o processo de montagem e interrogatório de membrana em detalhes para aqueles interessados em aplicações de neuromorphic mas experiência em biomateriais ou membrana biologia limitada. O protocolo também inclui uma descrição completa do processo de caracterização, que é tão importante quanto o processo de montagem, dado as dinâmicas e reconfiguráveis Propriedades elétricas do dispositivo²⁷. Os procedimento e representante resultados aqui descritos são bases para uma nova classe de baixo custo, baixo consumo de energia, macios mem-elementos com base em interfaces de lipídios e outras biomoléculas para aplicações em computação neuromorphic, estruturas autónomas e sistemas, e até mesmo interfaces cérebro-computador adaptável.

Protocolo

1. precauções e instruções gerais

1. Selecione o apropriado, sem danos de medição/mistura vidro (frascos, copos, etc.) e outros materiais de laboratório (espátulas, colheres, etc.) para uso.
2. Lidar com produtos vidreiros cuidadosamente para evitar danificar e usar luvas de látex ou nitrilo para não poluir a vidraria/material de laboratório com resíduos dos dedos e para proteger sua pele.
3. Limpa vidro/labware escolhido cuidadosamente usando solução detergente e água, esfregando com uma escova macia garrafa até limpo e todos os resíduos são removidos.
4. Enxágue com água da torneira e depois com água desionizada (DI). Lugar no cavalete ao ar seco.
5. Opcional: Lave o vidro limpo/labware com isopropílico (IPA, 99,5%) e coloque sob vácuo para evaporar todos IPA residual para garantir que eles sejam isentos de contaminantes (~ 2 h). Remova a câmara de vácuo e coloque em ambiente limpo.
   Nota: Utilize toalhetes de fiapos para limpar o vidro e materiais de laboratório. Comprar e usar frascos de vidro pequeno estéril e tubos de bloqueio de segurança para o armazenamento de materiais de preparação e amostra. Para mais detalhes sobre a limpeza de vidraria e outros procedimentos operacionais padrão de laboratório, referir-se a JoVE ciência educação de banco de dados,²⁸.

2. preparação da solução-tampão aquosa

1. Usando luvas de látex ou nitrilo, selecione um recipiente de vidro limpo e adequado para preparar 50 mL de tampão aquosa (500 mM de cloreto de sódio (KCl), 10 mM 3-(N-Morpholinos) ácido (MOPS), pH 7,0).
2. Usando um balanço de massa digital, alta precisão e uma espátula limpa, dispense a 1,86378 g de KCl em papel de pesagem limpo e em seguida, adicione o recipiente de vidro.
   Nota: As quantidades de KCl e MOPS devem variar dependendo do volume desejado e desejado concentrações finais.
3. Pesar 0,10463 g de MOPS e adicionar para o recipiente de vidro. Em seguida, adicione 50 mL de água Desionizada para o recipiente de vidro e vórtice completamente até KCl e MOPS são completamente dissolvidos.
4. Armazenar a solução-tampão à temperatura ambiente e usar quando necessário.
   Nota: Enquanto soluções tampão podem ser armazenadas por períodos relativamente longos de tempo, é recomendável usar soluções tampão preparadas para resultados melhores e mais consistentes.

3. preparação de lipossomas

Nota: Passo 3.1 só se aplica se os fosfolípidos são adquiridos como pó liofilizado e portanto, podem ser ignorados se os fosfolípidos são comprados em clorofórmio.

1. Dissolva 5 mg de 1,2-diphytanoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DPhPC) ou lipídios cérebro Total lipídios extrai (BTLE) em 1 mL de clorofórmio em um frasco de vidro estéril 5 mL.
2. Enquanto rodando suavemente, evapore o clorofórmio sob uma ligeira corrente de nitrogênio seco até um filme lipídico permanece na parte inferior do frasco.
3. Coloque o frasco que contém o filme lipídico sob vácuo para 10-12 h permitir a completa remoção de residual clorofórmio.
4. Retirar o frasco da câmara de vácuo e Re-hidratar o filme lipídico, adicionando 10 mL da solução-tampão aquosa preparada na etapa 2 para obter uma concentração final de lipídios de 2 mg/mL.
5. Congelamento (-20 °C) e descongelar completamente a suspensão lipídico seis vezes para facilitar a montagem multilamellar em lipossomas.
   Nota: Deixe a mistura descongelar à temperatura ambiente, nunca em um ambiente aquecido.
6. Utilizando uma extrusora comercialmente disponível, extrude a solução em lipossomas, forçando a suspensão lipídico completo através de uma membrana gravadas a faixa de diâmetro dos poros 0.1 μm. EXTRUDE a suspensão 11 vezes em sucessão imediata para obter unilamellar lipossomas com diâmetros de c.a. 100 nm, necessários para a formação de monocamada lipídico adequado. Armazenar a suspensão de lipossomas a 4 °C e usar dentro de 1 semana de preparação. Para simplificar, referir-se a solução resultante de lipossomas como "A".
   Nota: Para a extrusão de lipossomas BTLE, o pesquisador é encorajado a extrusora de 45-50 °C, superior a transição da fase de aquecimento temperatura de lipídios BTLE (~ 37 °C)^23,29, para permitir mais fácil extrusão. Hidratado em lipossomas BTLE suspensões podem também ser diretamente preparadas (no lugar de congelamento-descongelamento e extrusão), colocando o frasco de suspensão fechado em um sonicador de banho a 55 °C para ~ 15 min.

4. reconstituição de peptídeos de Alamethicin

Nota: Este procedimento descreve o processo de reconstituição de alamethicin em lipossomas para uma concentração final de 1 μM. Esta concentração é suficiente para induzir correntes at-nível semelhantes daqueles previamente publicado¹². Aumentando a concentração de peptídeo irá reduzir o limiar de comutação e aumentar as amplitudes das correntes induzidas pela tensão aplicada²⁹.

1. Dissolver alamethicin peptídeos em etanol a uma concentração final de 2,5 mg/mL, vórtice brevemente para misturar bem e armazenar a solução estoque no freezer (-20 °C).
   Nota: Alamethicin peptídeos são geralmente comprados em forma de pó.
2. Em um tubo de segurança-bloqueio de 1,5 mL, misture 99 μL da solução "A" com 1 μL de solução de alamethicin para obter uma concentração final de alamethicin de 13 μM na suspensão de lipossomas.  Vórtice para misturar bem. Referir-se a solução resultante de peptídeo-lipossoma como "B".
3. Mix 117 μL da solução "A" com 10 μL de solução B para obter uma concentração final de alamethicin de 1 mM e em seguida vórtice para misturar bem. Referir-se a solução resultante como "C".
4. Armazenar as soluções 'B '' e ' 'C' a 4 °C e uso como necessário.

5. preparação do gel do Agarose

1. Usando um balanço de massa digital, alta precisão e uma espátula limpa, adicione 0,5 g de agarose em pó para um papel de pesagem limpo.
2. Transferência pesava agarose para um copo de vidro limpo de 100 mL e adicionar 50 mL de água Desionizada para o agarose.
   Nota: Isto irá produzir uma solução de gel de agarose 1% (wt/vol).
3. Coloque um imã de agitação limpo dentro do copo de vidro e colocar o copo sobre um prato quente mexendo.
4. Agitação, leve a mistura para ferver até agarose é completamente dissolvido.
5. Retire o copo da chapa quente deixe a mistura esfriar a temperatura ambiente. Armazenar a 4 °C e usar quando necessário.
6. Antes de usar novamente, re-derreta o agarose por aquecimento com uma placa quente ou microondas.

6. fabricação do reservatório de óleo

Nota: O procedimento descrito abaixo é apenas uma das muitas maneiras que um reservatório de óleo pode ser forjado. O leitor é encorajado a projetar e fabricar um reservatório com base em materiais disponíveis, capacidades e necessidades específicas de usinagem.

1. Usando uma serra de fita, corte um 12 x 12 x 12 mm acrílico cube de uma folha de acrílico grosso de maior 12 mm.
2. Moinho de um furo de diâmetro de 12 mm até uma profundidade de 8-12 mm no tubo de acrílico (Figura 1a).

7. preparação de eletrodos

1. Com uma tesoura, corte duas peças (75 mm) de fios de prata (125 μm de diâmetro).
2. Usando uma chamas isqueiro, derreta uma extremidade de cada fio de prata que forma esférica bolinhas (cerca de 250 μm de diâmetro).
3. Mergulhe as extremidades da bola na água sanitária para 1-2 h criar um revestimento de prata-cloreto de prata (Ag/AgCl). Uma cor cinza escura indica que o revestimento de Ag/AgCl formou (Figura 2a).
4. Remover os dois fios de água sanitária, enxaguar abundantemente com água e coloque de lado em uma limpeza limpa fiapos.
5. Mergulhe as extremidades da bola em gel de agarose derretido para criar uma camada fina. Este revestimento de gel ajuda a ancorar as gotas aquosas para os fios sob óleo.
6. Usando um cortador de vidro, dividir uma longa de 10 cm, 1/0,58 milímetros OD/ID vidro borosilicato capilar em dois capilares de 5 cm.
7. Insira um dos capilares de vidro em um eléctrodo (Figura 2b, c) e então alimentar dentre o fio de Ag/AgCl para o capilar de vidro (Figura 2d). Alimente o outro fio de Ag/AgCl no segundo capilar de vidro.
8. Monte o segundo capilar de vidro para um suporte de micropipeta de vidro (Figura 2e, f).

8. configuração da experiência

1. Coloque uma lâmina de vidro 1mm grosso, 25 x 75 mm no palco de um microscópio invertido (Figura 1a).
2. Distribuir algumas gotas de óleo de hexadecano para o centro da lâmina de vidro e em seguida coloque o reservatório de óleo diretamente sobre o óleo sobre a lâmina de vidro.
   Nota: Adição de óleo entre o reservatório de slide e óleo de vidro é usado para coincidir com o índice de refração do substrato para fornecer imagens mais claras e mais nítidas.
3. Preencha completamente o reservatório de óleo com óleo de hexadecano. Certifique-se que o reservatório está posicionado acima da lente objetiva.
   Nota: Outros óleos hidrofóbicos podem ser usados também.
4. Ligue o porta-eletrodo para o headstage de um amplificador de corrente. O headstage deve ser montado em um micromanipulador (Figura 1a) para minimizar o comprimento do eletrodo e do ruído elétrico.
5. Monte o suporte de micropipeta de vidro com o segundo fio de Ag/AgCl até outro micromanipulador (Figura 1a).
6. Usando os manipuladores, a posição dos eléctrodos tal que a agarose revestidos dicas dos fios Ag/AgCl são completamente submersa no reservatório de óleo em um plano vertical semelhante.
7. Alinhe os dois eletrodos e separá-los por alguns milímetros (Figura 1a, b).
   Nota: Depois de adicionar as gotas (descritas no passo 13), os fios devem ser derrubados todo o caminho até as pontas de eletrodo são tocar no fundo do reservatório de óleo. Esta etapa irá garantir que os fios não oscilar e assim, irão minimizar flutuações desnecessárias na corrente medida.

9. adequada para reduzir o ruído elétrico de aterramento

1. Crie uma barra rosqueando um parafuso antivibração na tabela em que o microscópio é colocado (Figura 3a).
   Nota: Usar uma tabela de antivibração é necessária para minimizar as vibrações no entorno, que podem causar flutuações indesejáveis na corrente medido.
2. Usando um fio condutor, conecte o parafuso a um aterramento (Figura 3a) e em seguida, conecte o palco do microscópio para o ônibus de chão.
3. Coloque uma gaiola de Faraday sobre a instalação experimental para reduzir o ruído e eletricamente Conecte-o ao chão de ônibus (Figura 3b).
   Nota: Sempre é recomendável para evitar loops de terra desnecessárias, como eles podem levar a um aumento no nível de ruído de medição.

10. feedback controlado de aquecimento

1. Um escudo em que o reservatório de óleo cabem confortavelmente²⁹de aquecimento de alumínio da máquina.
2. Certifique-se de deixar uma abertura na parte inferior do reservatório para que consigas ver através do shell através do microscópio invertido.
3. Coloca um elemento de aquecimento flexível de poliimida resistivo de 30 x 30 mm por baixo do escudo de alumínio.
4. Coloca uma isolante da bolacha polydimethylsiloxane (PDMS) abaixo do aquecedor para diminuir a perda de calor no sentido descendente e proteger o palco do microscópio.
5. Insira um termopar na fase óleo. Depois de certificar-se de que o termopar não toca qualquer fio de Ag/AgCl, ligue os fios do termopar a uma placa de aquisição de dados de termopar e registro da temperatura usando o software de programação personalizado.
   Nota: Escreva um On-Off, proporcional integral (PI) temperatura controle de gabarito para habilitar o aquecimento e arrefecimento passivo da temperatura do óleo para um valor desejado. Os códigos podem ser fornecidos aos leitores a pedido.

11. Configurando o Software e equipamento

1. Prepare o software de aquisição de dados, ligar o computador (es), microscópio, gerador de função, amplificador atual e sistemas de aquisição de dados de baixo ruído.
   Nota: Enquanto qualquer equipamento de sensoriamento atual pode ser usado, as instruções a seguir são específicas para o um listado na Tabela de materiais. Pesquisadores que desejam construir seu próprio amplificador atual podem se referir a Shlyonsky et al.³⁰.
2. No painel frontal da mordaça remendo amplificador atual, defina o visor frontal e fonte-medição modo disca para VHOLD/APERTOCONTROL e V-braçadeira, respectivamente.
3. No painel frontal, defina o Lowpass , Filtro de Bessel de 1 kHz e Saída ganhar a 0,5.
   Nota: Escolhendo um ganho de saída baixa permite gravação maiores amplitudes atuais superiores, Considerando que aumentando a ganho de faixa de medição de sacrifícios para reduzir o ruído de medição.
4. Definir a configuração toda célula β = 1. Esse valor pode ser mudado mais tarde para 0.1 para permitir a gravação das correntes de amplitude maiores.
5. Defina todos os outros botões de controle como zero ou em uma posição neutra.
6. Inicialize o software clicando duas vezes no ícone da área de trabalho.
7. Clique em configuração de | Digitalizador para abrir a caixa de diálogo do digitalizador e, em seguida, clique no botão alterar .
8. Na caixa de diálogo Alterar digitalizador , selecione o digitalizador apropriado na lista de Tipo de digitalizador .
9. Clique no botão digitalizar para detectar o digitalizador.
10. Clique Okey para sair da caixa de diálogo Alterar digitalizador e clique Okey para sair da caixa de diálogo do digitalizador .
11. Clique ConFigura | Bancada de laboratório.
12. Na aba de Sinais de entrada do Banco de laboratório, definir o fator de escala para 0,0005 V/PA.
    Nota: Esse valor deve ser atualizado, se os valores de ganho ou β são alterados.

12. pipeta deslocamento

Nota: O procedimento descrito abaixo aplica-se somente ao amplificador atual mencionado na Tabela de materiais.

1. Utilizando uma micropipeta, deposite 200 nL da solução aquosa de lipídios "A" para as extremidades de cada fio de Ag/AgCl sob o óleo.
2. Trazer as gotas em contato e pressione o botão ZAP no painel frontal do amplificador a coalescer as gotas em um volume, abrangendo os dois eléctrodos. Isto deve induzir uma resposta de curto-circuito.
3. Dial de modo conjunto fonte-medição de faixa.
4. Altere o mostrador do visor do painel frontal para V_TRACK.
5. Rode o PIPETTER OFFSET discar (no sentido horário ou no sentido anti-horário) até medidor 0 mV e está estável.
6. Retornar o selector de modo de fonte-medição de V-braçadeira e painel frontal Exibir seletor de V/i_HOLDsegurar.

13. formação da bicamada lipídica

1. Libere as gotas que anteriormente foram depositadas, movendo os eléctrodos verticalmente fora da fase de óleo. Isso faz com que as gotas a cair de eletrodos para o petróleo. Re-submergir e posicionar os eletrodos no óleo.
2. Use a micropipeta para depósito 200 nL de solução lipídica "A" em cada um dos fios.
3. Espere 3-5 min permitir a montagem de monocamada lipídica espontânea ocorrer em cada interface água/óleo.
   Nota: como as formas de monocamada lipídica, as diminuições de tensão superficial interface óleo/água/lipídica, que podem causar as gotas a ceder se o óleo circundante é suficientemente menos densa²¹.
4. Inferior a eletrodos (gotículas) até as extremidades de ambos os eletrodos mal tocarem no fundo do reservatório de óleo (Figura 1b) e então movê-los horizontalmente para trazer as gotas em contato.
   Nota: A bicamada lipídica espontaneamente será fino, excluindo o excesso de óleo entre as gotas de contato. Normalmente, este processo ocorre dentro de 1 min.

14. elétrica caracterização do Biomolecular Memristor

1. Formação de bicamada lipídica
   1. Para registrar a formação de bicamada lipídica, que corresponde a um aumento da capacitância elétrica entre as gotas, aplicar um 10 Hz, tensão de forma de onda triangular 10 mV usando um gerador de função (Figura 4) conectado à entrada externa da braçadeira do remendo amplificador.
      Nota: Devido à natureza capacitiva da membrana lipídica, a resposta atual resultante deve ser uma forma de onda quadrada (Figura 4). Durante a formação de bicamada lipídica, 11.6 etapa, o pesquisador deve ver um crescimento da amplitude de corrente de pico-a-pico e observar também uma mudança visual entre gotículas conectadas (Figura 4).
2. Medições de corrente-tensão
   Nota: O memristor biomolecular é modelado como um resistor e um capacitor em paralelo^12,21. Portanto, a resposta atual do dispositivo pode conter componentes resistivos e capacitivos, dependendo da frequência da tensão aplicada. Para estudar a natureza memristive do dispositivo e para obter a relação de corrente-tensão histerético pinçado¹², pode ser necessário subtrair a corrente capacitiva da corrente total. O protocolo abaixo descreve este procedimento.
   1. Usando um gerador de função, aplica uma forma de onda de tensão (triangular ou senoidal) de uma membrana lipídica livre alamethicin montada com as gotas da solução "A".
   2. A resposta corrente induzida através de múltiplas frequências de registro.
      Nota: As correntes capacitivas são minimizadas nas frequências abaixo de 10 mHz.
   3. Grave o tamanho da bicamada lipídica interfacial medindo o diâmetro da membrana lipídica no computador, ou gravando a amplitude de corrente de pico-a-pico resultantes a 10 Hz, onda triangular de 10 mV. A amplitude atual é proporcional a capacitância de membrana, que por sua vez é proporcional à área da membrana.
   4. Remova as gotículas que não contêm nenhuma alamethicin.
   5. Adicionar novas gotas aquosas usando solução "C" e formam uma bicamada lipídica.
   6. Use os Micromanipuladores para ajustar contato entre as gotas tal que a BICAMADA tem uma área semelhante (diâmetro ou onda quadrada de amplitude atual) como a um formado anteriormente.
   7. Repita as etapas 14.2.1 e 14.2.2.
   8. Subtrai a etapa atual gravada em 14.2.2 do atual registrados na etapa 14.2.7.
   9. Traça a corrente induzida contra tensão aplicada para cada frequência e forma de onda para obter a resposta de memristive "histerese comprimido".
3. Experiências pulso
   1. Usando um software de programação personalizado e fonte de tensão analógica, gere pulsos de tensão com amplitudes específicas de altas e baixas, a tempo e fora de tempo.
      Nota: Isto não é necessário se os pulsos de tensão podem ser gerados usando um gerador de função comercial.
   2. Recorde a corrente em resposta a impulsos aplicados.
   3. Devido à natureza capacitiva do memristor, picos capacitivos serão gravados. Remova picos aplicando um filtro passa-baixo com banda passante apropriado.

Resultados

Figura 1 exibe a configuração experimental usada para montar e caracterizar o memristor biomolecular. Reduzir as extremidades livres dos eletrodos para o fundo do reservatório de óleo, como mostrado na Figura 1b, foi encontrado útil para minimizar as vibrações dos eletrodos e gotículas que podem resultar em variações na área atual e bicapa medida, especialmente em casos onde o óleo de aquecimento pode gerar fluxo convectivo no óleo. A Figura...

Discussão

Este trabalho apresenta um protocolo para montagem e caracterização biomolecular memristors baseado no íon biomembranas sintético dopado com canal formadas entre duas gotas de água em óleo. O dispositivo macio-matéria, dois terminais é concebido e estudado para: 1) superar as restrições que estão associadas com a tecnologia de estado sólida, tais como ruído elevado, elevado consumo de energia e alta comutação de tensões, imitam 2) mais de perto a composição, estruturam comutação de mecanismos de sinapses biológicas e 3) ...

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
1,2-difitanoy-sn-glicero-3-fosfocolina (DPhPC)	Avanti Polar Lipids	850356P/850356C	Comprado como pó liofilizado (P) ou em clorofórmio (C)
Agarose	Sigma-Aldrich	A9539
Agarose (0.5g Comprimidos de Agarose)	Benchmark	A2501	Você pode usar a forma de pó ou os comprimidos
Alameticina	AG Scientific	A-1286
Balança analítica	Amplificador Mettler Toledo	ME204TE/00
Axopatch 200B	Molecular	Devices-BK
Precision 4017B 10 MHz DDs Sweep/Function Generator	Digi-Key	BK4017B-ND
Borosilicate Glass Capillaries	Precision Instruments	1B100F-4
Brain Total Lipid Extracts (Porcine)	Avanti Polar Lipids	131101
DigiData 1440A system	Molecular Devices	-
Conjunto de Extrusora Com Suporte/Bloco de Aquecimento	Avanti Polar Lipids	610000	Isso inclui uma mini-extrusora, 2 seringas, 100 membranas PC, 100 suportes de filtro e 1 suporte/bloco de aquecimento
Freezer (-20 ° C)	VWR International	SCUCBI0420AD
Glassware	VWR	International-Hexadecane
, 99%	Sigma-Aldrich	544-76-3
Álcool Isopropílico	VWR International	BDH1133-4LP
Microeletrodo Holder	World Precision Instruments	MEH1S
MOPS	Sigma-Aldrich	M1254
Nitrogênio (N2) Gás	Airgas	UN1066
Parafilm M Filme de Laboratório Multiuso	Parafilm	PM999
Luvas de Exame de Nitrilo Macio Sem Pó Luvas de Exame	VWR International	CA89-38-272
Microscópio Pré-Limpo Sildes	Fisher Scientific	22-267-013
Refrigerador (4 ° C)	VWR International	SCUCFS-0504G
Fio prateado	GoodFellow	147-346-94	Diferentes diâmetros podem ser usados dependendo da aplicação
Cloreto de Sódio (KCl)	Sigma-Aldrich	P3911
Placa de Aquecimento de Agitação	Thermo Scientific
Limpadores de lenços de papel leves VWR	VWR International	82003-820
Limpador ultrassônico VWR Scientific 50D	VWR International	13089