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可穿戴和可植入软生物电子器件
能够实时记录生理信号并提供适当治疗的高性能可穿戴和植入设备在个性化医疗改革中发挥着关键作用。然而，刚性无机设备与柔软有机人体组织之间的机械和生化不匹配会造成严重问题，包括皮肤刺激、组织损伤、信噪比降低以及使用时间有限。因此，人们投入了大量研究精力，通过使用灵活、可拉伸的设备设计和软材料来克服这些问题。在这里，我们总结了软生物电子学的最新代表性研究和技术进展，包括可变形和可拉伸的设备设计、各种类型的软电子材料以及表面涂层和处理方法。我们还重点介绍了这些策略在新兴软可穿戴和植入设备中的应用。我们最后总结了目前的一些局限性，并对这一蓬勃发展的领域的未来前景进行了展望。
神经系统界面的神经形态生物电子医学：从神经计算原始素到医学应用
抽象的生物电子医学通过感测，处理和调节人体神经系统中产生的电子信号（被标记为“神经信号”）来治疗慢性疾病。虽然电子电路已经在该域中使用了几年，但微电子技术的进展现在允许越来越准确且有针对性的解决方案以获得治疗益处。例如，现在可以在特定神经纤维中调节信号，从而靶向特定疾病。但是，要完全利用这种方法，重要的是要了解神经信号的哪些方面很重要，刺激的效果是什么以及哪些电路设计可以最好地实现所需的结果。神经形态电子电路代表了实现这一目标的一种有希望的设计风格：它们的超低功率特征和生物学上可行的时间常数使它们成为建立最佳接口到真正神经加工系统的理想候选者，从而实现实时闭环与生物组织的闭环相互作用。在本文中，我们强调了神经形态回路的主要特征，这些电路非常适合与神经系统接口，并展示它们如何用于构建闭环杂种人工和生物学神经加工系统。我们介绍了可以实施神经计算基础的示例，以对这些闭环系统中感应的信号进行计算，并讨论使用其输出进行神经刺激的方法。我们描述了遵循这种方法的应用程序的示例，突出了需要解决的开放挑战，并提出了克服当前局限性所需的措施。
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。
细菌生物电力的拍摄
Milano giuseppemaria.paterno@polimi.t Engineering Living Matter的目标是修改生物学属性以利用生物的独特能力。一种普遍的方法涉及通过合成生物学技术或功能材料对特定刺激有反应的生物，旨在调节细胞和生物的电生理学和活性。这种方法也适用于细菌，尽管它们的电生理学，生物电性，生物能学和行为之间的连接直到最近才开始阐明。最近的研究表明，细菌膜电位是动态的，而不是静态参数，并且起着重要的生物电信号传导作用。这种交流范式控制着它们在微生物群落中的新陈代谢，行为和功能。鉴于膜电位动力学介导了这种语言，因此操纵此参数代表了细菌工程的有前途且有趣的策略。在这里，我表明可以通过基于材料的方法来实现细菌膜电位的精确光学调节。具体而言，我们发现在膜位置的异构化反应在生物模拟机制内诱导电势的超极化或去极化，具体取决于激发态失活途径，从而重现了视网膜的初始命运。这可以触发神经元样的生物电信号传导，并可以突出以前未表征的离子通道在细菌电生理学中的作用。最后，我还展示了有关抗生素摄取的光调节的观点，以及在财团和多种种族生态系统中细菌运动和组装行为的光控制
尽管应用神经生物电子设备
尽管在CMS上应用神经生物电子设备设计是一种概念证明，但显然，对于CAR-DIAC模型而言，需要进一步优化，并且需要对CMS的特定生理特征进行生物电子网格设计的修订。为了增强网状生物电子设备的鲁棒性并优化了专门针对CMS的网格脚手架设计，我们完善了所选的色带宽度（30-60µm），从而减少了丝带之间的间距，以提高细胞接近性，并增加设备厚度，以提高刚度（5ppss vs. 0.5ppa vs. 0.5ppa）和交接。这些修饰显着改善了细胞对设备的相互作用，促进了细胞伸长和附着。未来的工作将评估新设备的几何形状和刚度对CMS钙处理的影响。这些初步结果表明，我们的生物电子平台在创建用于再生医学的心脏组织模型方面表现出了希望，这可能提供了用于心血管疾病疗法的新途径。利益冲突不适用
多孔ruoxnysz电极，用于微生物电容器和微生物，具有增强的面积性能
摘要：在物联网黎明时，对于储能的三维电极，越来越重要。的心脏是大量的微电子设备，需要嵌入能量收割机和能量存储组件以确保自治。在这项研究中，我们通过简单的优化电沉积过程开发了多孔金属微观结构及其与新的Ruo X N Y S Z材料的共形涂层。带有纳米端网络的微孔结构显示出较高的面积电容（电极为14.3 f cm -2，全溶剂固定状态的微蛋白酶酸一小度为714 mf cm -2）和稳定的性能（5000个周期后保留> 80％）朝H +存储。也观察到具有高面积容量（5 mAh cm -2）和速率特征（3C时1.5 mAh cm -2）的显着LI +存储能力。这些结果加上便捷的合成策略，因此可以为微生物和微生物电容器大规模生产3D多孔电极提供灵感。
一氧化氮作为介导电子转移微生物电化学系统中生物膜形成和扩散的信号分子
微生物电化学系统可应用于生物修复、生物传感和生物能源，是生物、化学和材料科学中一个快速发展的多学科领域。由于这些系统使用活微生物作为生物催化剂，因此了解微生物生理学（即生物膜形成）如何影响这些电化学系统非常重要。具体而言，文献中缺乏评估生物膜对介导电子转移系统中代谢电流输出影响的研究。在本研究中，荚膜红杆菌和假单胞菌 GPo1 被用作模型，它们是通过可扩散的氧化还原介质促进电子转移的非致病菌株。一氧化氮作为一种气态信号分子在生物医学中引起了人们的关注，在亚致死浓度下，其可能会增强或抑制生物膜的形成，具体取决于细菌种类。在荚膜红杆菌中，一氧化氮处理与电流产量增加和生物膜形成改善有关。然而，在 P. putida GPo1 中，一氧化氮处理对应着电流输出的显著降低，以及生物膜的分散。除了强调使用电化学工具来评估一氧化氮在生物膜形成中的影响外，这些发现还表明，基于生物膜的介导电子转移系统受益于增加的电化学输出和增强的细胞粘附，与浮游生物相比，这有望实现更强大的应用。© 2023 作者。由 IOP Publishing Limited 代表电化学学会出版。这是一篇开放获取的文章，根据 Creative Commons 署名非商业性禁止演绎 4.0 许可证 (CC BY- NC-ND，http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/) 的条款发布，允许在任何媒体中进行非商业性再利用、发布和复制，前提是不对原始作品进行任何形式的更改并正确引用。如需获得商业再利用许可，请发送电子邮件至：permissions@ioppublishing.org。[DOI：10.1149/1945-7111/acc97e]
生物电化学系统（BESS）中平台化学物质的无机碳同化和电合成，接种了胰囊核丁基丁基乙酸酯N1-H4
摘要：需要更绿色的过程满足平台化学物质的需求，以及从人类活动中重复使用CO 2的可能性，最近鼓励了对生物电化学系统（BESS）的设置，优化和开发的研究，以从无线电碳（Co 2，Hco 3-co 3 - ）中进行有机化合物的电合合成。在本研究中，我们测试了糖氯丁基乙二醇N1-4（DSMZ 14923）的能力，从而产生乙酸盐和D-3-羟基丁酸的D-3-羟基丁酸，从CO 2：N 2气体中存在的无机碳中产生。同时，我们测试了Shewanella Oneidensis MR1和铜绿假单胞菌PA1430/CO1财团的能力，以提供降低的能力以维持阴极的碳同化。我们测试了具有相同布局，接种物和介质的三个不同系统的性能，但是使用1.5 V外部电压，1000Ω外部负载，并且没有电极或外部设备之间的任何连接（开路电压，OCV）。我们将CO 2同化速率和代谢产物的产生（甲酸盐，乙酸3-D-羟基丁酸）与非电气对照培养物中获得的值进行了比较，并估计了我们的BESS用来同化1摩尔的CO 2的能量。我们的结果表明，当微生物燃料电池（MFC）连接到1000Ω外部电阻器时，糖链球菌NT-1的最大CO 2同化（95.5％），并以Shewanella / Pseudomonas conscontium作为电子来源。此外，我们检测到C. saccharoperbutylacetonicum nt-1的代谢发生了变化，因为它在BES中的活性延长。我们的结果开放了在碳捕获和平台化学物质的电气合成中利用BES的新观点。
卫生，医学和人类计算机界面的耳式生物电子设备
最新的动力和符合微电子制造的进展为健康监测和疾病治疗开辟了机会。其他材料工程的进步，例如导电，皮肤样水凝胶，液体金属，电动纺织品和压电薄膜的开发提供了安全舒适的方式，可以与人体接口。一起，这些进步使具有集成的多模式感应和刺激能力的生物电子设备的设计和工程能够在身体上的任何地方佩戴。在这里特别感兴趣的是，外耳（耳膜）提供了一个独特的机会来设计具有高度可用性和熟悉程度的可扩展生物电子设备，鉴于耳机的广泛使用。本评论文章讨论了能够生理和生物化学感应，认知监测，靶向神经调节以及对人类计算机相互作用的控制的耳朵生物电子设备开发的最新设计和工程进步。从这个可扩展的基础上讲，研究和工程的增长和竞争将增加，以推动耳态生物电子学。这项活动将导致患者和消费者对这些智能耳机式设备的采用增加，以跟踪健康，治疗医疗状况以及增强人类计算机的相互作用。
生物膜和生物电化学系统中的电子转移机制
埃及吉萨 12578，十月六日城，十月花园，泽维尔科技城 1 号。 2 国家研究中心 (NRC) 应用有机化学系，Dokki, 12622，吉萨，埃及； 3 巴黎萨克雷大学、法国国立科学研究院、奥赛分子化学与材料研究所 (ICMMO)、欧洲化学与物理联合会 (ECBB)、法国奥赛 Rue du Doyen Georges Poitou 91400 420 号楼