大连理工大学医学部科研团队在生物医学传感器领域取得新进展

近日，医学部刘波教授团队的论文“可经磁场驱动与脑皮层组织按需接触的高灵敏生物传感器”（On-Demand Contact-Mode Switchable Cerebral Cortex Biosensors Enhanced by Magnetic Actuation）在材料科学领域的国际权威期刊《ACS应用材料&界面》（ACS Applied Materials & Interfaces）上发表。医学部生物医学工程学院助理教授赵璐明为本文的第一作者，刘波教授和中国科学院北京纳米能源与系统研究所的李舟教授为通讯作者。

基于纳米材料的场效应晶体管（纳米FET）是关键的生物电子器件，用于检测生物分子信号、细胞相互作用和生物系统内的组织反应。这些纳米场效应晶体管的性能受金属电极和半导体纳米材料之间的界面特性的显著影响，需要精确地调控。虽然压电效应是一种常用的调节方法，但在某些应用场景下，特别是在体内环境下，它面临着局限性。本研究将压电纳米线场效应晶体管生物传感器的原理与磁性软机器人的灵活性相结合，设计了一种新型的磁控压电器件（MCPD）。通过磁场（MF）诱导的压电效应实现了对的金属-半导体界面特性进行远程、精确和稳定的调控，进而提高了其检测生物分子（如多巴胺）和记录神经电脉冲的灵敏度。在施加不同强度和方向的MF时，MCPD表现出在平面和弯曲状态之间的可逆转变，磁场加载时间仅持续几秒钟，此外，MCPD的独特结构使得半侵入性神经电极可以仅在需要时与大脑皮层接触，从而提高生物相容性，降低侵入性。该研究为压电器件的远程磁驱动调控提供了一种可行的策略，提高了植入生物电子神经器件的灵敏度和生物相容性，并在体内诊断和治疗应用中具有很大的潜力。

刘波领导的活细胞成像与传感芯片团队主要研究方向为智能医疗检测技术，包括荧光蛋白探针、纸基微流控芯片、电化学生物传感器和组织工程等。近年来团队发表论文130余篇，其中Top杂志20余篇，申报国家发明专利共50余项，其中两项成果已转化。团队研发的FRET探针已在包括国际国内共八十余家著名科研机构推广使用。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.4c21235

来源：医学部
编辑：李梦瑶 常思萌