近日，大連理工大學(xué)劉波教授團隊等在生物醫(yī)學(xué)傳感器領(lǐng)域取得新進展，為壓電器件的遠程磁驅(qū)動調(diào)控提供了一種可行的策略，相關(guān)成果發(fā)表在《ACS應(yīng)用材料&界面》。
基于納米材料的場效應(yīng)晶體管（納米FET）是關(guān)鍵的生物電子器件，用于檢測生物分子信號、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)用場景下，特別是在體內(nèi)環(huán)境下面臨著局限性。
本研究中，團隊將壓電納米線場效應(yīng)晶體管生物傳感器的原理與磁性軟機器人的靈活性相結(jié)合，設(shè)計了一種新型的磁控壓電器件（MCPD）。通過磁場誘導(dǎo)的壓電效應(yīng)實現(xiàn)了對的金屬-半導(dǎo)體界面特性進行遠程、精確和穩(wěn)定的調(diào)控，進而提高了其檢測生物分子（如多巴胺）和記錄神經(jīng)電脈沖的靈敏度。在施加不同強度和方向的磁場時，MCPD表現(xiàn)出在平面和彎曲狀態(tài)之間的可逆轉(zhuǎn)變，磁場加載時間僅持續(xù)幾秒鐘，此外，MCPD的獨特結(jié)構(gòu)使得半侵入性神經(jīng)電極可以僅在需要時與大腦皮層接觸，從而提高生物相容性，降低侵入性。
該研究提高了植入生物電子神經(jīng)器件的靈敏度和生物相容性，在體內(nèi)診斷和治療應(yīng)用中具有很大的潛力。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1021/acsami.4c21235
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