中國(guó)電子元件行業(yè)協(xié)會(huì)
China Electronic Components Association
近日，大連理工大學(xué)醫(yī)學(xué)部劉波教授團(tuán)隊(duì)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(guó)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(chǎng)效應(yīng)晶體管（納米FET）是關(guān)鍵的生物電子器件，用于檢測(cè)生物分子信號(hào)、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(chǎng)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(chǎng)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(xiàn)場(chǎng)效應(yīng)晶體管生物傳感器的原理與磁性軟機(jī)器人的靈活性相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種新型的磁控壓電器件（MCPD）。通過(guò)磁場(chǎng)（MF）誘導(dǎo)的壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)的金屬-半導(dǎo)體界面特性進(jìn)行遠(yuǎn)程、精確和穩(wěn)定的調(diào)控。進(jìn)而提高了其檢測(cè)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(qiáng)度和方向的MF時(shí)，MCPD表現(xiàn)出在平面和彎曲狀態(tài)之間的可逆轉(zhuǎn)變，磁場(chǎng)加載時(shí)間僅持續(xù)幾秒鐘。此外，MCPD的獨(dú)特結(jié)構(gòu)使得半侵入性神經(jīng)電極可以?xún)H在需要時(shí)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(dòng)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(tuán)隊(duì)主要研究方向?yàn)橹悄茚t(yī)療檢測(cè)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(lái)團(tuán)隊(duì)發(fā)表論文130余篇，其中Top雜志20余篇，申報(bào)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利共50余項(xiàng)，其中兩項(xiàng)成果已轉(zhuǎn)化。團(tuán)隊(duì)研發(fā)的FRET探針已在包括國(guó)際國(guó)內(nèi)共約八十余家著名科研機(jī)構(gòu)推廣使用。
