Integroituvaa ja ferrosähköistä bioelektroniikkaa

Orgaaniset sähkökemialliset transistorit (OECT) edustavat nopeasti kehittyvää bioelektroniikan teknologiaa. Lupauksistaan huolimatta OECT:den merkittävä rajoitus liittyy niiden toimintaan vesipitoisissa nestemäisissä elektrolyyteissä.

Linköpingin yliopiston vetämä tutkimusryhmä esittelee hydrogeelipohjaisen kiinteän olomuodon elektrolyytin, joka on sekä fotokuvioitava että riittävän nopea vastaamaan nestemäisten järjestelmien suorituskykyä.

Uusi hydrogeelielektrolyytti mahdollistaa nopeat ja vähän virtaa kuluttavat kiinteän olomuodon piirit implantoitavaan bioelektroniikkaan, tarjoten suurta tarkkuutta, vakautta ja yhteensopivuutta monimutkaisten hermojärjestelmien kanssa.

Kehitetty valolla kuvioitavan kiinteän olomuodon i-CGN-elektrolyytti mahdollistaa tehokkaat orgaaniset sähkökemialliset transistorit (OECT) transistorit ja OECT-transistoreihin perustuvat komplementaariset piirit.

Tutkijat valmistivat tekniikallaan komplementaarisia inverttereitä,

NAND/NOR-portteja ja 4-tuloisia NAND-portteja, jotka osoittavat oikeita logiikkatoimintoja sekä integroituja 18 OECT-transistorin puolisummaimia, joilla oli erinomainen logiikkalähtö.

Logiikkapiirien lisäksi tutkijat demonstroivat kiinteän olomuodon piikkipiirejä, jotka on monoliittisesti integroitu joustaviin elektrodeihin hiirien vagushermon stimulaatiota varten.

Yhdessä nämä tulokset osoittavat, että uusi kiinteän olomuodon elektrolyytti on käyttökelpoinen alusta vakaalle, pienikokoiselle ja tarkalle neurostimulaatiolle implantoitavassa bioelektroniikassa, mikä tasoittaa tietä seuraavan sukupolven bioelektronisille terapioille.

Shenzhenin edistyneen teknologian instituutin tohtori DU Xueminin johtama tutkimusryhmä on puolestaan kehittänyt uudenlaisen neuronityyppisen rajapintamateriaalin ja bioelektronisen alustan, jota kutsutaan ferroelektriseksi bioelektroniikaksi (FerroE), joka mahdollistaa saumattoman integroinnin ja mukautuvan kommunikoinnin neurojärjestelmien kanssa.

”FerroE mahdollistaa adaptiivisen rajapinnan sekä perifeeristen (vagushermo) että keskushermoston (motorinen aivokuori) hermoverkkojen kanssa hiirillä, mikä mahdollistaa langattoman, ei-geneettisen ja kosketuksettoman sykkeen ja motorisen käyttäytymisen säätelyn.

Tutkijjoiden mukaan tämä tutkimus avaa uusia suuntia seuraavan sukupolven neuroverkkojen materiaalien ja laitteiden kehittämiselle ja inspiroi adaptiivisten aivo-kone-rajapintojen, kudosteknologian ja biolääketieteellisten teknologioiden kehittämistä.

Aiheesta aiemmin:

Dramaattisesti parempia bioelektronisia antureita

Askel biologian ja mikroelektroniikan integroinnille

Aivoissa valmistuvat elektrodit