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牛津大学团队研发出新型生物相容性液滴电子装置,能以“离子语言”与细胞交流,记录心脏电信号,为生物工程和生物医学应用提供新可能性。

英国牛津大学的研究团队成功研发出一种革命性的新型生物相容性液滴电子装置。该装置能够利用独特的“离子语言”与细胞进行直接交流,精确记录心脏发出的电信号。这一创新不仅复制了传统电子设备的功能,还在某些方面实现了超越,为生物工程和生物医学领域开辟了全新的应用前景。该研究成果已于28日在《科学》杂志上发表。

这项创新技术属于离子电子学领域,通过模仿大脑的工作原理,利用钠离子、钾离子和钙离子等带电粒子来传递信息。与传统的电力电子设备不同,离子电子装置通过离子传递信息,有望实现更高的生物相容性、更低的能耗以及更精准的信号传输。这一特性使得离子电子装置在药物递送等精准控制系统方面具有巨大的应用潜力。

针对以往离子电子装置与人体软组织整合不佳的问题,研究团队开发了一种由生物相容性水凝胶液滴组成的多功能离子电子装置。这些液滴在特定条件下能够组装并连接,形成导引离子流动的通道,其机制类似于电子半导体。基于这一机制,团队成功创建了多种液滴电子组件,包括二极管、晶体管、逻辑门和存储单元等,其性能不仅优于现有的软质离子电子装置,甚至可与硬质基体内的同类装置相媲美。

该装置的最大亮点在于其能与细胞建立连接,记录细胞产生的生物电信号。研究团队展示了如何利用这一技术制造生物相容性传感器,该传感器能够准确捕捉到培养皿中人类心脏细胞发出的电信号。这一成果标志着首次成功制造出能够感知和响应细胞功能变化的实验室生物传感器,为开发更复杂、能在体内检测器官异常并通过智能药物递送作出反应的生物装置奠定了坚实基础。

(文章来源:科技日报,图片来源于网络)