生物-電子界面作為生物組織與傳統電子設備之間的信號接口，力求實現高時-空分辨率、高集成性和可擴展性。其中，生物電極的主要作用是實現生理信號（特別是生理電信號）與設備電子信號之間的轉換，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-機交互領域；碳/凝膠電極被用于電刺激神經，用于改善記憶力、睡眠和肌肉康復等。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）和高穩定神經電調制的功能（如改善記憶和促進睡眠等），這主要是神經電調制過程會產生明顯的直流偏置，從而淹沒微弱的生理電信號，甚至會超過前端放大器的工作電壓區間，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，南京理工大學姚博文/傅佳駿教授團隊聯合河北工業大學李夢凡團隊提出通過耦合多個電荷轉移過程來制備高保真雙向生物電極的策略，允許電極根據輸入頻率和工作模式自適應地選擇最有效的離子和電子信號轉導途徑。相關研究成果以“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上發表。
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