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北京前沿科学技术研究院（简称“北前科学院”）成立于2016年9月，北前科学院，是由北京中科光析科学技术研究所，北检（北检）检测技术研究院，标检（北京）质量检测中心等科研单位，组建成立的独立科学科研机构，致力于前沿科学领域的研究与创新人才培养，科学技术转移孵化等，世界前沿新科学普及传播。 更多简介 +
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随着研究人员在医疗保健方面取得重大进展，他们也发现这些治疗的效果可以通过个性化的方法来提高因此，临床医生正在增加一种能够持续监测物理生理信号并个性化响应的治疗方法
需要安全、灵活的生物电子设备
植入的生物电子设备在这些治疗中发挥着关键作用，但有许多挑战已经被广泛应用这些设备需要用于信号采集、处理、数据传输和供电的专用组件到目前为止，使用大量坚硬且不具生物相容性的成分来实现植入性设备的能力，这些成分会导致疲劳和患者不适理想情况下，这些设备必须具有生物相容性、灵活性和可在体内长期使用的稳定性它们必须是快速和灵敏的，能够记录快速、低幅度的生物信号，同时能够传输外部分析的数据
哥伦比亚研究人员投资了第一台独立、灵活、完整的有机生物电子设备
哥伦比亚工程研究所今天宣布，他们已经开发出了一种最先进的独立、兼容、完整的生物电子设备，这种设备不仅可以获取和传输脑电信号，而且可以为设备操作提供电源该设备比人的头发小约100倍，基于一种有机晶体管结构，该结构结合了一种新型的半导体通道和氨基化水传导，具有长期稳定性、高电气性能和低电压操作，可防止生物组织损伤这些发现发表在今天的《自然材料》杂志上
研究人员和临床医生认为，目前需要具有以下所有特征的转基因历史：低电压操作、生物相容性、性能稳定性、适用于体内操作；以及高电气性能，包括快速时间响应、高电导和无串扰操作硅基晶体管是最受测试的技术，但它是一种非常有效的解决方案，因为它们坚硬、坚硬，无法在与机身的界面上建立较低的效率。]
该团队通过引入可扩展、独立的亚微米IGT（内部离子门或有机电化学晶体管）架构vIGT来解决这些问题通过优化通道几何结构，并允许晶体管的高密度排列彼此相邻，从而提高IGTar体系结构的内在速度——15.5万平方米的百分比
可扩展vGITsarethefateststelectrichemicaltransistors
vIGTs由生物相容性、商业可用的材料组成，这些材料不需要在生物环境中封装，也不受离子暴露的影响这种复合材料的通道可以大量生产，并且可以进行溶解处理，从而更容易进入各种制造工艺该材料具有灵活性和兼容性，可集成到各种各样的可成型塑料基板中，具有长期稳定性、低晶体管间串扰和高密度集成能力，可制造高效集成电路
“有机电子以其高性能和高可靠性而闻名，”该研究的负责人DionKhodaghold说，他是电气工程的副教授“但有了我们新的vGITar架构，我们就能够在现有的离子供应中加入一个避免通道。这种足够的离子使晶体管特别快——事实上，它们目前是最快的电化学晶体管。”
为了进一步加快操作速度，目前先进的纳米制造技术要求在亚微米尺度上对晶体管进行减压和增敏哥伦比亚纳米计划实验室的制造工作
与CUIMC临床医生合作
为了开发该体系结构，研究人员首先需要了解与癫痫等神经系统疾病患者的诊断和治疗以及当前使用的方法学相关的挑战他们与哥伦比亚大学欧文医学中心神经病学系的同事们进行了交谈，特别是与神经泌学、电气和生物医学工程助理教授兼癫痫与认知实验室主任Jennifer Gelinas
高速、灵活的组合在低电压下，晶体管不仅可以用于神经信号记录，还可以用于数据传输，为设备供电，从而实现完全一致的植入研究人员利用这一特点，在大脑表面以及大脑内部深处，对记录和传输高分辨率神经乳酸的可植入性进行了战略性的展示和确认
Gelinas说：“这项工作将有可能为大量患者提供广泛的转诊机会，并为他们提供医疗设备，这些患者由于手术的复杂性和高风险而不具备植入设备的资格。”“令人惊讶的是，我们的研究和设备可以帮助医生获得更好的诊断，并对患者的生活质量产生积极影响，”该研究的合著者ClaudiaCea补充道，她刚刚完成了Ph，并将于今年秋天在麻省理工学院做博士后
下一步
研究人员在CUIMC上与神经外科医生合作，以验证基于IGT的植物手术室的能力该团队希望开发出能够检测和识别神经系统疾病引起的各种病理性脑电波的安全植入物
来源:
Materials provided by
Columbia University School of Engineering and Applied Science.
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参考:
2024-01-20
2024-01-20
2024-01-20
2024-01-20
2024-01-20
