生物-電子界面作為生物組織與傳統(tǒng)電子設(shè)備之間的信號接口，力求實現(xiàn)高時-空分辨率、高集成性和可擴(kuò)展性。其中，生物電極的主要作用是實現(xiàn)生理信號（特別是生理電信號）與設(shè)備電子信號之間的轉(zhuǎn)換，例如Ag/AgCl電極已被用于記錄腦電信號和肌電信號，用于腦-機接口和人-機交互領(lǐng)域；碳/凝膠電極被用于電刺激神經(jīng)，用于改善記憶力、睡眠和肌肉康復(fù)等。此前的生物電極一直難以同時兼顧高保真電生理信號記錄（如腦電信號記錄）和高穩(wěn)定神經(jīng)電調(diào)制的功能（如改善記憶和促進(jìn)睡眠等），這主要是神經(jīng)電調(diào)制過程會產(chǎn)生明顯的直流偏置，從而淹沒微弱的生理電信號，甚至?xí)^前端放大器的工作電壓區(qū)間，使得記錄失效。例如，100倍放大器可以將10 uV的腦電信號放大至1 mV，但也會導(dǎo)致50 mV的直流偏置被放大至5 V！
為了解決上述問題，近日，南京理工大學(xué)姚博文/傅佳駿教授團(tuán)隊聯(lián)合河北工業(yè)大學(xué)李夢凡團(tuán)隊提出通過耦合多個電荷轉(zhuǎn)移過程來制備高保真雙向生物電極的策略，允許電極根據(jù)輸入頻率和工作模式自適應(yīng)地選擇最有效的離子和電子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。相關(guān)研究成果以“High-Fidelity Bioelectrodes with Bidirectional Ion-Electron Transduction Capability by Integrating Multiple Charge-Transfer Processes” 為題在Wiley旗下期刊Advanced Materials上發(fā)表。
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