Ученые создали новый метод для электронной мульти-ионной передачи сигнала

Гетерогенные структуры и перекрестная ионная передача каскадного гетерогентного двухфазного гелевого ионстроники.Кредит: Wen Liping

В биологических системах сложные нейрональные сети с высоко поляризованными интерфейсами синаптического стробирования отвечают за обработку и передачу сложных биосигналов.

Вдохновленные нейрональными межфазными биосигнальными архитектурами, исследователи во главе с профессором Вэнь Липинг из Технического института физики и химии Китайской академии наук, а также профессора Чжао Зигуанга из Университета китайской академии наук вместе со своими сотрудниками.разработали двухфазные гелевые ионстроники с каскадными гетероинтерфекционными свойствами для достижения универсальной электронного ионного сигнала.

Исследование было опубликовано в науке 2 ноября.

Электронные и ионтронические устройства привлекли значительное внимание, поскольку они связывают разрыв в связи между абиотическими и биотическими интерфейсами, обнаруживая важные применения в нейронных электродах, нейропротезии и интеллектуальных имплантируемых устройствах.Однако из-за монотонных и однократных электронных/ионных сигналов, которые не могут соответствовать более биосовместимой информации, современная электроника и ионтроника были ограничены.

Сложное распознавание и точный контроль различных биоионных сигналов в искусственных устройствах для сложной биологической среды, таким образом, оставались серьезной проблемой.

В этом исследовании, имитируя иерархические межфазные механизмы стробирования нейронных сетей, исследователи разработали ионстронию двухфазного геля-геля (HBG), которые облегчают разнообразную ионную перекрестную передачу.

Материалы HBG, по мнению исследователей, были синтезированы с помощью контролируемой стратегии полимеризации, разделенной в жидкости-жидкости, интегрируя ионные внутренние фазы с непрерывной фазой с низкой конструктивностью.

В процессе ионной передачи множественные гетероинтерфейсы в материалах HBG сыграли решающую роль в определении барьеров свободной энергии переноса, испытываемых ионами и их гидратационно -дегидратационными состояниями.Это принципиально усилило дифференциацию в перекрестной передаче между различными ионами на несколько порядков.

Таким образом, многофинга иерархическая передача сигнала, которая сильно коррелирует с иерархическим расхождением энергетических барьеров ионного переноса, может быть реализована.

Кроме того, химически усиленная система HBG, полученная из синергетической комбинации специфических лигандских групп, была успешно построена для селективной передачи сигнала ионного перекрестия.

Используя эту систему, исследователи достигли успешной регуляции сердечной электрической активности сердец Bullfrog, используя различные биофункциональные нейронные ионные сигналы, полученные из ионного синапса на основе HBG.

Воспользовавшись этим новым ионным механизмом и способностью к программируемой ионной передаче, HBG ионтроника может вызвать превращение электронных входных сигналов в программируемые биоионные сигналы для обслуживания различных биокоммуникационных носителей.Таким образом, ожидается, что HBG Iontronics сможет ускорить прогресс в различных биотехнологических применениях.

Больше информации: Weipeng Chen et al., Каскад, гетерогенсированная бифазной гелевой ионстроникой для электронного до мультизионного передачи сигналов, науки (2023).Doi: 10.1126/science.adg0059