바이오 일렉트로닉스

Bioelectronics
이식형 바이오 전자 장치 및 바이오 전자 의학과 관련된 문서는 삽입물(의학)을 참조하십시오.

바이오일렉트로닉스는 생물학과 전자 공학이 융합된 연구 분야이다.

정의들

리보솜은 단백질 역학을 이용한 생물학적 기계이다.

첫 C.E.C.에서.1991년 11월 브뤼셀에서 열린 워크숍에서 바이오 일렉트로닉스는 '정보처리 시스템과 새로운 장치를 위한 생물학적 재료와 생물학적 아키텍처의 사용'으로 정의되었다.바이오 일렉트로닉스, 특히 바이오 분자 전자 공학은 새로운 정보 처리 시스템, 센서 및 액추에이터의 구현을 위해 바이오에서 영감을 받은(즉, 자가 조립) 무기 및 유기 재료와 바이오에서 영감을 받은(즉, 대규모 병렬) 하드웨어 아키텍처의 연구와 개발로 설명되었습니다.ufacturing to atomic scale'[1]이라고 합니다.미국 상무부의 기관인 국립표준기술연구소(NIST)는 2009년 보고서에서 바이오일렉트로닉스를 "생물학과 전자제품의 융합에서 비롯된 분야"[2]: 5 라고 정의했다.

이 분야에 대한 정보원에는 1990년 이후 발행된 Elsevier 저널 Biosensors 및 Bioselectronics와 함께 전기전자공학협회(IEEE)가 있습니다.이 저널은 바이오 일렉트로닉스의 범위를 다음과 같이 설명하고 있습니다.예를 들어 정보처리, 정보스토리지, 전자부품 및 액튜에이터를 위한 생물학적 연료전지, 바이오닉스 및 생체소재를 포함하는 광범위한 맥락에서 전자제품과 연계하여 생물학을 활용합니다.중요한 측면은 생물학적 재료와 마이크로 및 나노 전자 [3]간의 인터페이스입니다."

역사

생물 전자 공학에 대한 최초의 알려진 연구는 18세기에 과학자 루이지 갈바니가 분리된 개구리 다리 한 쌍에 전압을 가했을 때 이루어졌다.다리가 움직이면서 생물전자의 [4]기원에 불을 붙였다.전자 기술은 심장박동조율기가 발명된 이래로 생물학과 의학에 적용되어 왔고 의료 영상 산업에도 적용되어 왔다.2009년에 제목 또는 추상이라는 용어를 사용한 출판물에 대한 조사에서 활동의 중심이 유럽(43%), 아시아(23%), 미국(20%)[2]: 6 순으로 나타났다.

자재

유기바이오일렉트로닉스는 바이오일렉트로닉스 분야에서 유기전자소재를 응용한 것이다.유기 물질(즉, 탄소를 함유하는 물질)은 생물학적 시스템과 [5]접촉할 때 큰 가능성을 보여줍니다.현재의 어플리케이션은 신경과학과[6][7] [8][9]감염에 초점을 맞추고 있습니다.

유기 전자 재료인 폴리머 코팅을 실시하면 재료 기술의 큰 향상을 볼 수 있습니다.전기 자극의 가장 정교한 형태였다.전기 자극에서 전극의 임피던스를 개선하여 더 나은 기록을 만들고 "유해한 전기 화학적 부작용"을 줄였습니다.유기 전기화학 트랜지스터(OECT)는 1984년 마크 라이튼과 이온을 운반하는 능력을 가진 동료들에 의해 발명되었다.이로 인해 신호 대 잡음비가 개선되어 낮은 임피던스가 실현됩니다.유기전자이온펌프(OEIP)는 특정 신체 부위와 장기를 대상으로 약물을 부착하는 데 사용할 수 있는 장치로서 마그누스 버그렌에 [4]의해 개발되었다.

CMOS 기술에서 잘 확립된 몇 안 되는 재료 중 하나인 질화티타늄(TiN)은 매우 안정적이며 의료용 [10][11]임플란트의 전극 용도에 매우 적합한 것으로 나타났습니다.

중요한 응용 프로그램

바이오일렉트로닉스는 장애인과 질병을 가진 사람들의 삶을 개선하는 데 사용된다.예를 들어, 포도당 모니터는 당뇨병 환자가 혈당 [4]수치를 조절하고 측정할 수 있는 휴대용 장치입니다.뇌전증, 만성 통증, 파킨슨병, 난청, 본질 떨림 및 [12][13]실명 환자를 치료하는 데 사용되는 전기 자극.Magnuss Berggren과 동료들은 치료 목적으로 살아있는 자유로운 동물에게 사용된 최초의 생체 전자 임플란트 장치인 OEIP의 변형을 만들었다.산인 GABA에 전류를 흘려보냈어요체내 GABA 부족은 만성 통증의 한 요인이다.GABA는 손상된 신경으로 적절히 분산되어 [14]진통제 역할을 한다.Vagus Neural Stimulation (VNS; Vagus Neural Stimulation)은 Vagus Neurve에서 콜린 작동성 항염증 경로 (CAP; Colinergic Anti-coliatory Path)를 활성화하기 위해 사용되며 관절염과 같은 질병을 가진 환자에서 염증을 감소시킵니다.우울증과 간질 환자는 폐쇄 CAP를 갖는 것에 더 취약하기 때문에 [15]VNS도 그들을 도울 수 있다. 뇌전증동시에, 사람들의 삶을 개선하기 위해 사용되는 전자 장치를 가진 모든 시스템이 반드시 생물 전자 장치인 것은 아니며, 전자 장치와 생물 시스템의 [16]친밀하고 직접적인 인터페이스를 포함하는 시스템만 해당됩니다.

미래.

세포 이하의 분해능에서 세포 상태를 감시하기 위한 표준과 도구의 개선은 자금과 고용이 부족하다.이것은 과학의 다른 분야에서의 발전이 많은 세포 집단을 분석하기 시작하고 있기 때문에 그러한 수준의 시각에서 세포를 감시할 수 있는 장치의 필요성이 증가하고 있기 때문이다.세포는 유해 물질을 탐지하는 것과 같이 주된 목적 외에 다른 많은 방법으로 사용될 수 없다.이 과학을 나노 기술의 형태와 결합하면 믿을 수 없을 정도로 정확한 탐지 방법을 얻을 수 있을 것이다.생물 테러리즘으로부터 보호하는 것과 같은 인간의 생명을 보존하는 것은 생물 전자 공학에서 행해지고 있는 가장 큰 작업 분야이다.각국 정부는 화학적, 생물학적 위협을 탐지할 수 있는 장치와 재료를 요구하기 시작했습니다.디바이스의 사이즈가 작아질수록 퍼포먼스와 [2]기능이 향상됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Nicolini C (1995). "From neural chip and engineered biomolecules to bioelectronic devices: an overview". Biosensors & Bioelectronics. 10 (1–2): 105–27. doi:10.1016/0956-5663(95)96799-5. PMID 7734117.
  2. ^ a b c "A Framework for Bioelectronics: Discovery and Innovation" (PDF). National Institute of Standards and Technology. February 2009. p. 42.
  3. ^ "Biosensors and Bioelectronics". Elsevier.
  4. ^ a b c Rivnay J, Owens RM, Malliaras GG (January 14, 2014). "The Rise of Organic Bioelectronics". Chemistry of Materials. 26 (1): 679–685. doi:10.1021/cm4022003.{{cite journal}}: CS1 maint: 작성자 파라미터 사용(링크)
  5. ^ Owens R, Kjall P, Richter-Dahlfors A, Cicoira F (September 2013). "Organic bioelectronics - novel applications in biomedicine. Preface". Biochimica et Biophysica Acta. 1830 (9): 4283–5. doi:10.1016/j.bbagen.2013.04.025. PMID 23623969.
  6. ^ Simon DT, Larsson KC, Nilsson D, Burström G, Galter D, Berggren M, Richter-Dahlfors A (September 2015). "An organic electronic biomimetic neuron enables auto-regulated neuromodulation". Biosensors & Bioelectronics. 71: 359–364. doi:10.1016/j.bios.2015.04.058. PMID 25932795.
  7. ^ Jonsson A, Song Z, Nilsson D, Meyerson BA, Simon DT, Linderoth B, Berggren M (May 2015). "Therapy using implanted organic bioelectronics". Science Advances. 1 (4): e1500039. Bibcode:2015SciA....1E0039J. doi:10.1126/sciadv.1500039. PMC 4640645. PMID 26601181.
  8. ^ Löffler S, Libberton B, Richter-Dahlfors A (2015). "Organic bioelectronics in infection". Journal of Materials Chemistry B. 3 (25): 4979–4992. doi:10.1039/C5TB00382B. PMID 32262450.
  9. ^ Löffler S, Libberton B, Richter-Dahlfors A (November 2015). "Organic Bioelectronic Tools for Biomedical Applications". Electronics. 4 (4): 879–908. doi:10.3390/electronics4040879.
  10. ^ Hämmerle H, Kobuch K, Kohler K, Nisch W, Sachs H, Stelzle M (February 2002). "Biostability of micro-photodiode arrays for subretinal implantation". Biomaterials. 23 (3): 797–804. doi:10.1016/S0142-9612(01)00185-5. PMID 11771699.
  11. ^ Glogener P, Krause M, Katzer J, Schubert MA, Birkholz M, Bellmann O, Kröger-Koch C, Hammonn HM, Metges CC, Welsch C, Ruff R, Hoffmann KP (2018). "Prolonged corrosion stability of a microchip sensor implant during in vivo exposure". Biosensors. 8 (1): 13. doi:10.3390/bios8010013. PMC 5872061. PMID 29389853.
  12. ^ Simon DT, Gabrielsson EO, Tybrandt K, Berggren M (November 2016). "Organic Bioelectronics: Bridging the Signaling Gap between Biology and Technology". Chemical Reviews. 116 (21): 13009–13041. doi:10.1021/acs.chemrev.6b00146. PMID 27367172.
  13. ^ "DE NOVO CLASSIFICATION REQUEST FOR CALA ONE" (PDF). Retrieved September 11, 2021.
  14. ^ Jonsson A, Song Z, Nilsson D, Meyerson BA, Simon DT, Linderoth B, Berggren M (May 2015). "Therapy using implanted organic bioelectronics". Science Advances. 1 (4): e1500039. Bibcode:2015SciA....1E0039J. doi:10.1126/sciadv.1500039. PMC 4640645. PMID 26601181.
  15. ^ Koopman FA, Schuurman PR, Vervoordeldonk MJ, Tak PP (August 2014). "Vagus nerve stimulation: a new bioelectronics approach to treat rheumatoid arthritis?". Best Practice & Research. Clinical Rheumatology. 28 (4): 625–35. doi:10.1016/j.berh.2014.10.015. PMID 25481554.
  16. ^ Carrara S, Iniewski K (2015). Carrara S, Iniewski K (eds.). Handbook of Bioelectronics. Cambridge University Press. pp. 1–569. doi:10.1017/CBO9781139629539. ISBN 9781139629539.

외부 링크

Wiktionary에서 바이오일렉트로닉스의 사전