Bioelektronika - Bioelectronics

A bioelektronika a biológia és az elektronika konvergenciájának kutatási területe .

Definíciók

A riboszóma egy biológiai gép , amely a fehérjék dinamikáját használja fel

A CEC első workshopján, Brüsszelben, 1991 novemberében a bioelektronikát úgy határozták meg, mint „a biológiai anyagok és biológiai architektúrák felhasználását információfeldolgozó rendszerekben és új eszközökben”. A bioelektronikát, különösen a biomolekuláris elektronikát úgy írták le, mint „a biológiai ihletésű (azaz összeszerelhető) szervetlen és szerves anyagok, valamint a biológiai ihletésű (azaz hatalmas párhuzamosság) hardver architektúrák kutatását és fejlesztését új információfeldolgozó rendszerek megvalósításához. , érzékelőket és működtetőket, valamint molekuláris gyártáshoz az atomskáláig ”. A Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézet (NIST), az Egyesült Államok Kereskedelmi Minisztériumának ügynöksége a bioelektronikát egy 2009 -es jelentésben úgy határozta meg, mint "a biológia és az elektronika konvergenciájából fakadó tudományág ".

A témával kapcsolatos információforrások közé tartozik az Elektromos és Elektronikai Mérnökök Intézete (IEEE), amelynek 1990 óta megjelent Elsevier folyóirata, a Biosensors and Bioelectronics. A folyóirat a bioelektronika körét úgy írja le, hogy: tágabb kontextus, amely magában foglalja például a biológiai üzemanyagcellákat, a bionikát és az információfeldolgozásra, az információ tárolására, az elektronikus alkatrészekre és a hajtóművekre szolgáló bioanyagokat. A kulcsfontosságú szempont a biológiai anyagok, valamint a mikro- és nanoelektronika közötti interfész. "

Történelem

A bioelektronika első ismert tanulmányára a 18. században került sor, amikor Luigi Galvani tudós feszültséget alkalmazott egy levált békacombbal. A lábak megmozdultak, megindítva a bioelektronika kialakulását. Az elektronikai technológiát a pacemaker feltalálása óta alkalmazzák a biológiában és az orvostudományban, valamint az orvosi képalkotó iparban. 2009 -ben a címben vagy absztraktban szereplő kifejezést használó publikációk felmérése azt sugallta, hogy a tevékenység központja Európában van (43 százalék), majd Ázsia (23 százalék) és az Egyesült Államok (20 százalék).

Anyagok

A szerves bioelektronika a szerves elektronikai anyagok alkalmazása a bioelektronika területén. A szerves anyagok (azaz széntartalmúak) nagy ígéretet mutatnak a biológiai rendszerekkel való kapcsolatfelvétel tekintetében. A jelenlegi alkalmazások az idegtudományokra és a fertőzésekre összpontosítanak.

A vezető polimer bevonatok, egy szerves elektronikus anyag, hatalmas javulást mutatnak az anyagok technológiájában. Ez volt az elektromos stimuláció legkifinomultabb formája. Javította az elektródák impedanciáját az elektromos stimulációban, ami jobb felvételeket eredményezett és csökkentette a "káros elektrokémiai mellékreakciókat". A szerves elektrokémiai tranzisztorokat (OECT) 1984 -ben találta ki Mark Wrighton és munkatársai, amelyek képesek voltak ionokat szállítani. Ez a javított jel-zaj arány és alacsony mért impedanciát biztosít. Az Organic Electronic Ion Pump (OEIP) eszközt Magnuss Berggren hozta létre, amely segítségével bizonyos testrészeket és szerveket megcélozhatnak a gyógyszerhez.

A titán -nitrid (TiN), mint a kevés CMOS -technológiában jól bevált anyag egyike , kivételesen stabilnak bizonyult és jól alkalmazható orvosi implantátumok elektródáihoz .

Jelentős alkalmazások

A bioelektronikát a fogyatékkal élő és beteg emberek életének javítására használják . Például a glükózmonitor egy hordozható eszköz, amely lehetővé teszi a cukorbetegek számára, hogy ellenőrizzék és mérjék vércukorszintjüket . Elektromos stimuláció epilepsziában, krónikus fájdalomban, Parkinson -kórban, süketségben, esszenciális remegésben és vakságban szenvedő betegek kezelésére. Magnuss Berggren és munkatársai elkészítették az OEIP egyik változatát, az első bioelektronikus implantátum -eszközt, amelyet terápiás okokból használtak élő, szabad állatokban. Elektromos áramokat továbbított a GABA -ba, egy savba. A GABA hiánya a szervezetben a krónikus fájdalom egyik tényezője. A GABA ezután megfelelően eloszlatja a sérült idegeket, és fájdalomcsillapítóként működik. A Vagus idegstimulációt (VNS) a kolinerg gyulladáscsökkentő út (CAP) aktiválására használják a Vagus idegben, amely csökkent gyulladással végződik olyan betegségekben, mint az ízületi gyulladás . Mivel a depressziós és epilepsziás betegek érzékenyebbek a zárt KAP -ra, a VNS is segíthet nekik. Ugyanakkor nem feltétlenül bioelektronikai eszközök azok a rendszerek, amelyek elektronikával segítik az emberek életének javítását, hanem csak azokat, amelyek az elektronika és a biológiai rendszerek intim és közvetlen felületét érintik.

Jövő

A sejtek szubcelluláris állásfoglalásainak nyomon követésére szolgáló szabványok és eszközök fejlesztése hiányzik a finanszírozásból és a foglalkoztatásból. Ez azért jelent problémát, mert a tudomány más területein elért eredmények kezdik elemezni a nagy sejtpopulációkat, ami megnöveli annak szükségességét, hogy olyan eszközre van szükség, amely képes ilyen látásszinten figyelni a sejteket. A sejteket nem lehet sokféleképpen használni, kivéve a fő céljukat, például a káros anyagok kimutatását. Ennek a tudománynak a nanotechnológia formáival való egyesítése hihetetlenül pontos kimutatási módszereket eredményezhet. Az emberi életek megőrzése, mint a bioterrorizmus elleni védelem, a bioelektronika legnagyobb munkaterülete. A kormányok kezdik követelni a kémiai és biológiai veszélyeket észlelő eszközöket és anyagokat. Minél inkább csökken az eszközök mérete, annál nagyobb lesz a teljesítmény és a képességek.

Lásd még

Hivatkozások

Külső linkek

A bioelektronika szótári definíciója a Wikiszótárban

• Bioelektronika a Answers.com webhelyen