中國電子元件行業(yè)協(xié)會
China Electronic Components Association
近日，大連理工大學(xué)醫(yī)學(xué)部劉波教授團隊的論文“On-Demand Contact-Mode Switchable Cerebral Cortex Biosensors Enhanced by Magnetic Actuation” 在材料科學(xué)領(lǐng)域的國際權(quán)威期刊ACS Applied Materials & Interfaces上發(fā)表。醫(yī)學(xué)部生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院趙璐明助理教授為本文的第一作者，劉波教授和中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所的李舟教授為通訊作者。
基于納米材料的場效應(yīng)晶體管（納米FET）是關(guān)鍵的生物電子器件，用于檢測生物分子信號、細(xì)胞相互作用和生物系統(tǒng)內(nèi)的組織反應(yīng)。這些納米場效應(yīng)晶體管的性能受金屬電極和半導(dǎo)體納米材料之間的界面特性的顯著影響，需要精確的調(diào)控。雖然壓電效應(yīng)是一種常用的調(diào)節(jié)方法，但在某些應(yīng)用場景下，特別是在體內(nèi)環(huán)境下，它面臨著局限性。
本研究將壓電納米線場效應(yīng)晶體管生物傳感器的原理與磁性軟機器人的靈活性相結(jié)合，設(shè)計了一種新型的磁控壓電器件（MCPD）。通過磁場（MF）誘導(dǎo)的壓電效應(yīng)實現(xiàn)了對的金屬-半導(dǎo)體界面特性進行遠(yuǎn)程、精確和穩(wěn)定的調(diào)控。進而提高了其檢測生物分子（如多巴胺）和記錄神經(jīng)電脈沖的靈敏度。
在施加不同強度和方向的MF時，MCPD表現(xiàn)出在平面和彎曲狀態(tài)之間的可逆轉(zhuǎn)變，磁場加載時間僅持續(xù)幾秒鐘。此外，MCPD的獨特結(jié)構(gòu)使得半侵入性神經(jīng)電極可以僅在需要時與大腦皮層接觸，從而提高生物相容性，降低侵入性。
該研究為壓電器件的遠(yuǎn)程磁驅(qū)動調(diào)控提供了一種可行的策略，提高了植入生物電子神經(jīng)器件的靈敏度和生物相容性，并在體內(nèi)診斷和治療應(yīng)用中具有很大的潛力。
醫(yī)學(xué)部劉波教授領(lǐng)導(dǎo)的活細(xì)胞成像與傳感芯片團隊主要研究方向為智能醫(yī)療檢測技術(shù)，包括熒光蛋白探針、紙基微流控芯片、電化學(xué)生物傳感器和組織工程等。近年來團隊發(fā)表論文130余篇，其中Top雜志20余篇，申報國家發(fā)明專利共50余項，其中兩項成果已轉(zhuǎn)化。團隊研發(fā)的FRET探針已在包括國際國內(nèi)共約八十余家著名科研機構(gòu)推廣使用。
