Микоэлектроника: биопечатные живые грибные биоэлектроники для искусственного восприятия

Интеллект биологической системы человека обеспечивается высокораспределёнными рецепторами чувств на мягкой коже, которые различают различные стимулы или экологические сигналы, тем самым формируя фундаментальную логику восприятия и физиологической регуляции или реакции. Для воспроизведения биологического восприятия были разработаны биогибридные системы, интегрирующие живые организмы с электроникой для обнаружения внешних сигналов. Однако современные биогибриды на основе эукариот сталкиваются с медленным ростом, строгими требованиями к культивированию и коротким сроком жизни, что ограничивает их применение в реальных условиях. Здесь мы представляем грибную печатную «микоэлектронику», созданную методом аддитивной биопечати живых мицелиальных сетей грибов на растяжимые электронные устройства в качестве практичной живой термореспонсивной сенсорной платформы. Подход микоэлектроники использует способности грибов к быстрой биологической реакции, культивируемости с экспоненциальным ростом, стабильности и самовосстановлению в амбиентных условиях, биопечатаемости для масштабируемого производства и механической гибкости для бесшовной интеграции с мягкой электроникой. Мы показываем, что термореспонсивность грибной сети возникает из внутренних клеточных процессов — в частности, теплового ремоделирования и слияния вакуолей, которые модулируют ионный транспорт и, следовательно, электрическую проводимость мицелиальных клеток и сетей, обеспечивая быстрый отклик. Соединяя клеточную биологию и мягкую электронику, устройство микоэлектроники с живой мицелиальной сетью функционирует как система температурного восприятия с быстрым откликом и присущими свойствами самовосстановления, автономно восстанавливая сенсорные возможности после повреждения и формируя сенсорные пути в труднодоступных местах. Демонстрации применения в экологическом и сельскохозяйственном мониторинге, а также в носимых сенсорных системах для людей и роботов подчёркивают универсальность этой живой грибной сенсорной платформы и указывают на перспективные возможности в здравоохранении и охране окружающей среды.