CAREER: Implantable multimodal bioelectronics for high-performance gastrointestinal monitoring and modulation

职业:用于高性能胃肠道监测和调节的植入式多模式生物电子学

基本信息

  • 批准号:
    2238273
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 50万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-05-01 至 2028-04-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Neurological disorders affect the quality of life of more than 100 million people worldwide. Historically, neurological disorders were viewed as brain-centric processes. Recent studies, however, have found that the physiological and biochemical factors in the gastrointestinal tract also influence the function of the central nervous system, so-called gut-brain axis. Despite its importance, there is a limited understanding of where, when, and how these physiological and biochemical factors in the gastrointestinal tract modulate diverse behavioral outputs of the brain. This is, in part, because of the limited technologies available for the high-performance modulation and monitoring of various information in the gastrointestinal tract. This project will create a new route to understand gut-brain bidirectional communication and associated neurological disorders by providing urgently needed technologies. The research will closely interact with the neuroscience community and actively translate the technology from the research bench to commercialization. The education program will attract underrepresented minorities and female students for bioelectronics research.This project aims to investigate a set of foundational materials, device design, and system integration problems for high-performance modulation and monitoring in the gastrointestinal tract of freely moving small animal models. This project includes three research objectives: (1) develop soft physiological and biochemical sensors for gastrointestinal monitoring, (2) study the water and ion transport properties of a new class of device encapsulation materials, and (3) establish and validate a wireless multimodal bioelectronic system for high-performance gastrointestinal monitoring and modulation. The research will significantly advance our currently limited knowledge of the design and development of multimodal bioelectronics for high-performance modulation and physiological and biochemical monitoring in the gastrointestinal tract. The bioelectronics design and new knowledge are expandable to other fields, including bioelectronics for wound healing, cardiac health, and urinary tract diseases, where continuous monitoring and modulation are needed.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
神经系统疾病会影响全球超过1亿人的生活质量。从历史上看,神经系统疾病被视为以大脑为中心的过程。然而,最近的研究发现,胃肠道的生理和生化因子也影响了中枢神经系统的功能,即所谓的肠脑轴。尽管它的重要性,但对胃肠道中这些生理和生化因素的何处,何时以及如何调节大脑的各种行为产量的何时,何时以及如何如何了解。这部分是因为可用于高性能调制和监测胃肠道各种信息的有限技术。该项目将创建一条新的途径,通过提供急需的技术来了解肠道双向交流和相关的神经系统疾病。这项研究将与神经科学社区紧密互动,并将技术从研究台上转化为商业化。该教育计划将吸引代表性不足的少数民族和女学生进行生物电子研究。该项目旨在调查一组基础材料,设备设计和系统集成问题,以在自由移动小动物模型的胃肠道中进行高性能调节和监测。该项目包括三个研究目标:(1)开发用于胃肠道监测的软生理和生物化学传感器,(2)研究新型设备封装材料的水和离子传输性能,(3)建立和验证并验证并验证和验证高级胃肠道胃肠道和调节的无线多模态系统。这项研究将大大提高我们当前对胃肠道中高性能调制以及生理和生化监测的多模式生物电子产品的设计和开发的了解。生物电子学设计和新知识可扩展到其他领域,包括用于伤口愈合,心脏健康和尿路疾病的生物电子学,需要持续的监测和调节。该奖项反映了NSF的法定任务,并通过评估该基金会的知识分子优点和广泛的影响来评估NSF的法定任务。

项目成果

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