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基于功率可调的生物电微生物燃料电池的可再生能源收集升压电路
微生物燃料电池 (MFC) 是一种基于微生物的燃料电池 (MFC)，可通过细菌活动产生可再生能源。通过使用产电细菌作为催化剂，这种生物电化学燃料电池能够将化学能直接转化为电能。产电细菌通过一系列细胞外电子转移 (EET) 机制（称为阳极呼吸）将电子转移到 MFC 的阳极，产电细菌专门通过氧化提取电子。产生的电子随后被转移到阴极，在阴极上用于氧化化合物的还原反应（即电能（或者，在空气阴极MFC的情况下，是氧气）[1]。通过添加营养物质作为能源，可以同时实现可再生能源的生产。因此，人们认为利用有机废物发电的MFC技术前景广阔。然而，由于MFC的内阻大、输出电压低，单个MFC产生的能量实际上是无用的，这是主流的MFC技术（它甚至不能直接激活低功率电子设备）
肘部角度对生物电阻抗分析信度和效度的影响。
手对手生物电阻抗 (HH BIA) 是一种低成本的估算体脂百分比 (%BF) 的方法。BIA 方法始终可靠，但其有效性仍存在疑问。我们观察到，在使用 HH BIA 时，肘部位置会导致 %BF 测量值始终不同，因此引发了一个问题：肘部角度是否会影响使用 HH BIA 得出的测量值的有效性？本研究旨在评估肘部位置（即 IN=弯曲至 90° 对比 OUT=完全伸展）对 44 名男性和 24 名女性健康成年人（年龄 = 21±2 岁，BMI = 23±3）的 HH BIA 可靠性的影响。另一个目的是使用空气置换体积描记法 (BOD POD ® ) 作为标准测量，评估 HH BIA %BF 对一组受试者（n=12）的有效性。对于 HH BIA，IN 位置比 OUT 位置低 ~4%BF（p=0.05，效应大小 =0.67）。在 IN [组内相关系数 (ICC)=0.99，变异系数 (CV)=2.99%] 和 OUT（ICC=0.99，CV=1.48%）条件下两次试验的 %BF 测量值均高度可靠。在子样本中，OUT（18.3±6.7 %BF）位置超过了 IN（14.5±7.4 %BF）和 BOD POD ®（16.1±7.8 %BF）测量值（p<0.05）；但是，IN 和 BOD POD ® 的 %BF 测量值没有差异（p=0.21）。这些发现支持了 HH BIA 在两个肘部位置都是可靠的测量方法；然而，根据肘部位置的不同，%BF 估计值与标准测量值存在很大差异（~4%）。我们发现 OUT 位置会高估标准 %BF。进一步的研究可能会揭示 HH BIA 估计 %BF 的最佳肘部角度位置。
利用 Ace2N-mNeon 探索斑马鱼胚胎发生过程中的生物电
生物电是存在于所有细胞中的一种基本生物物理现象，通过调节神经信号传导、模式形成和癌症抑制等过程，在胚胎发生过程中发挥着至关重要的作用。精确监测生物电信号及其在整个发育过程中的动态变化对于增进我们对高等生物的了解至关重要。然而，缺乏适合在早期发育过程中绘制生物电信号的技术，极大地限制了我们解释这些机制的能力。为了应对这一挑战，我们在斑马鱼中开发了一个 Ace2N-mNeon 表达文库，该文库在受精后 4 小时到受精后至少 5 天内表现出膜定位，并在整个发育过程中在多种细胞类型中广泛表达。我们验证了该文库用于研究生物电变化的用途，通过电压成像记录不同发育阶段的神经元和心肌细胞中的信号。通过这种方法，我们发现了早期胚胎发生过程中同步神经元活动的证据，并观察到随着发育的进展，心肌细胞中的电压动态更快。我们的结果表明，Ace2N-mNeon 库是发育生物电研究的宝贵工具，支持电压成像和荧光寿命成像 (FLIM) 等先进技术。这些方法能够在整个发育过程中对不同细胞类型的生物电信号进行非侵入性、动态监测，大大超越了当前电生理技术的能力。
在 0.18 中订购用于生物电信号的 delta‐sigma 调制器...
摘要：本文介绍了一种基于二阶 delta-sigma 调制器的紧凑型低功耗 CMOS 生物电信号读出电路。该转换器使用电压控制的基于振荡器的量化器，通过单个无运算放大器的积分器和最少的模拟电路实现二阶噪声整形。已经使用 0.18 µ m CMOS 技术实现了原型，其中包括相同调制器拓扑的两种不同变体。主调制器已针对 300 Hz–6 kHz 频段的低噪声神经动作电位检测进行了优化，输入参考噪声为 5.0 µ V rms ，占地面积为 0.0045 mm 2 。另一种配置具有更大的输入级以降低低频噪声，在 1 Hz–10 kHz 频段实现 8.7 µ V rms ，占地面积为 0.006 mm 2 。调制器电压为 1.8 V，预计功耗为 3.5 µ W。
生物钯纳米粒子可改善微生物燃料电池中的生物电生成
生物钯纳米粒子可提高微生物燃料电池的生物电生成 Mehdi Tahernia、Maedeh Mohammadifar、Shuai Feng 和 Seokheun Choi * 纽约州立大学宾厄姆顿分校电气与计算机工程系生物电子与微系统实验室，纽约州宾厄姆顿 13902，美国 摘要 具有原位生物钯纳米粒子的电活性细菌可使微生物燃料电池 (MFC) 的功率密度提高 75%。钯纳米粒子由细菌通过生物电化学还原生物合成，并保持与细胞膜结合，促进细菌细胞外电子在细胞电极界面的转移。这项工作彻底改变了人们对细菌在微生物代谢过程中如何生物合成金属纳米粒子的认识，并引入了一种自下而上的新颖方法，以更环保、更经济的方式制造用于可再生能源生产的微生物电化学装置。 关键词 生物钯纳米粒子；生物电化学还原；生物合成；微生物燃料电池 引言 电微生物学是一个新兴的研究领域，研究微生物与外部电极的电子交换和微生物电化学功能 [1, 2]。电微生物学取得了重大进展，带动“电活性细菌”的发现，电活性细菌是能够将电子直接转移到电极的微生物 [3]。通过将电活性细菌纳入微生物燃料电池 (MFC)，这种生物-非生物组合系统利用有机废物产生可再生生物电，同时生产增值化学品/生物燃料，为环境可持续性提供了解决方案 [4, 5]。尽管该技术潜力巨大，但由于其发电量低，其前景尚未转化为应用 [6，7]。由细菌代谢合成的细菌金属纳米粒子因其促进微生物细胞外电子转移的巨大潜力而备受关注 [8-10]。特别是钯纳米粒子 (Pd-NPs) 具有作为电催化剂的巨大潜力 [11]。脱硫弧菌、大肠杆菌和硫还原地杆菌等几种细菌能够将可溶性 Pb(II) 转化为 Pd-NPs，这主要依赖于它们细胞外电子转移的能力 [8，12]。然而，关于原位形成 Pd-NPs 以改善 MFC 发电的研究要么不可用，要么非常有限。在这项工作中，我们展示了原位形成的导电 Pd-NPs 对纸基 MFC 发电的影响。 Pd-NPs 是通过电化学还原 Na2（PdCl4）溶液在 Shewanella oneidensis MR-1 表面直接生物合成的[13]。然后将含有 Pd-NPs 的细菌细胞应用于 MFC 中产生生物电（图 1）。
生物电阻抗分析（BIA）的糖尿病和相角（PHA）的最新趋势
最近的主题包括糖尿病以及相关检查和治疗的发展。作者和共同研究者继续进行糖尿病临床研究，例如低碳水化合物饮食（LCD）。1,2此外，我们在生物电气阻抗分析（BIA）中提出了一些有关相角（PHA）的报告。3,4结合了这些领域，本文将介绍糖尿病和PHA的最新观点。据报道，2型糖尿病（T2D）患者的PHA水平比非糖尿病患者低，并且随着糖尿病持续时间的延长，差异似乎增加。对T2D的比较BIA研究和对照进行了> 40年（n = 158，n = 59）。PHA值。5结果，T2D病例中的PHA值显着降低。这种差异将来自T2D的老化和持续时间。尤其是，在男性/女性病例的左/右臂中发现糖尿病持续时间对PHA值的降低的介导效应在29.8％-53.3％中。在50 kHz时的PHA水平在T2D中降低，随着T2D持续时间的增加，这些变化加剧了。因此，生物阻抗的PHA值可以显示用于监测T2D进程的非侵入性方法。从人体组成，PHA和血糖参数的人体测量结果中，在T2D患者中发现了HBA1C，禁食葡萄糖和PHA值之间的关系。6例T2D病例，包括133名男性和188名女性（30 - 83年）的PHA，身体成分和血糖参数。男性/女性的平均结果分别为PHA 6.84/5.99和HBA1C 7.35/5.95％。男性显示出更高的PHA，HBA1C，禁食血糖，TBW，ECW，ICW，ECM，瘦体重（LBM）和体细胞肿块（BCM）的值。女性显示出更高的脂肪质量，IRI，ECW/TBW，ECW/ICW和ECM/BCM的值。PHA与年龄，ECW/TBW，ECW/ICW，ECM/BCM等年龄显示了显着的关系（男性/女性）。因此，PHA可能成为T2D病例中葡萄糖变异性的指标。
用于生物电子系统的生物可吸收多层有机-无机薄膜
生物可吸收电子设备作为临时生物医学植入物，代表了一类新兴技术，与目前需要在使用一段时间后进行手术移植的一系列患者病症相关。要获得可靠的性能和良好的降解行为，需要能够作为封装结构中生物流体屏障的材料，以避免有源电子元件过早降解。本文提出了一种满足这一需求的材料设计，其防水性、机械柔韧性和可加工性优于替代品。该方法使用由旋涂和等离子增强化学气相沉积形成的聚酐和氮氧化硅交替膜的多层组件。实验和理论研究调查了材料成分和多层结构对防水性能、水分布和降解行为的影响。电感电容电路、无线电力传输系统和无线光电设备的演示说明了该材料系统作为生物可吸收封装结构的性能。
用于先进生物电子设备的功能性水凝胶界面材料
CONSPECTUS：现代研究的一个前沿领域专注于新兴的可植入生物电子设备，这些设备具有独特的操作模式，既与研究研究有关，也与医疗实践有关。这些先进技术有可能实现与各种疾病相关的革命性诊断和治疗能力，无缝集成到重要器官表面可以实现准确的感知、刺激，甚至同时感知和刺激。用于组织状界面的材料（例如水凝胶）至关重要，这些材料能够实现这些技术平台和生命系统之间的软机械耦合和多功能双向交换。功能性水凝胶在这方面具有重大前景，正如最近展示的夹层所示，这些夹层支持光学、机械、电气、光学、热和生化相互作用模式，在活体动物模型中具有长期生物相容性和稳定功能。本报告重点介绍了水凝胶材料的最新进展，这些材料可作为生物电子系统和软组织之间的界面，以促进植入并支持感知和刺激。内容包括允许生物电子集成的材料概念、成分、化学和结构。用作界面粘合剂和表面涂层以支持机械、电、光、热和/或化学耦合突出了广泛的选择范围。本报告首先介绍了利用先进化学技术控制内出血、预防细菌感染和抑制异物反应的水凝胶。后续章节总结了利用水凝胶力学（例如其机械、可调模量、润滑表面和界面粘附特性）促进生物电子和生物系统之间相互作用的策略。功能特性的讨论从不同类型的导电水凝胶的电导率及其长期稳定性开始，并应用于生物电子传感和刺激。接下来的章节重点介绍了光学、热和化学特性，也涉及设备操作。最后一段关于化学的内容概述了最近开发的光固化和生物可吸收水凝胶粘合剂，它们支持与软生物组织的多功能界面。最后几段强调了先进生物电子设备水凝胶材料科学研究的剩余挑战和机遇。
用于电场治疗伤口的生物电子设备可减轻小鼠体内模型中的炎症
在伤口愈合过程中，电信号在细胞对组织损伤的反应中起着至关重要的作用，外部电场 (EF) 可以加速愈合过程。在这里，我们开发了一种独立的、可穿戴的、可编程的电子设备来管理良好控制的外源性 EF，旨在加速体内小鼠模型中的伤口愈合，以提供临床前证据。我们通过组织学染色评估上皮化率和 M1/M2 巨噬细胞表型的比率来监测愈合过程。经过三天的治疗，M1/M2 巨噬细胞比率下降了 30.6%，与对照组相比，EF 治疗伤口的上皮化趋势呈非统计显著的 24.2% 增加。这些发现表明该装置通过促进修复性巨噬细胞而非炎性巨噬细胞来缩短炎症期，并加速上皮化。我们的可穿戴设备支持将程序化 EF 应用到体内伤口管理的理论基础，并为进一步开发基于调节巨噬细胞和炎症以更好地愈合伤口的技术提供了令人兴奋的基础。
比较儿童和青少年的1型糖尿病与非糖尿病的人体成分生物电阻抗分析
分析儿童和青少年糖尿病的身体成分变得越来越流行。已经证明，监测重量生长或损失的干预措施，以确保有机体的发展和计划措施以防止成人疾病的疾病都可以从儿童期间对营养状况的评估中受益。先前的研究表明，患有1型糖尿病的患者经常经历称为糖尿病性酮症酸中毒的紧急情况[4]，通常不是肥胖。1型糖尿病（T1D）中的肥胖症历史并不常见，现在正成为一个更普遍的问题[5，6]。一生，很大一部分T1D患者会出现肥胖。近年来，这种情况更为普遍，患病率在2.8％至37.1％之间[7]。