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.
神经系统疾病影响着全球超过 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素也会影响中枢神经系统的功能,即所谓的肠脑轴。尽管它很重要,但人们对胃肠道中的这些生理和生化因素在何处、何时以及如何调节大脑的不同行为输出的了解有限。部分原因是可用于高性能调制和监测胃肠道中各种信息的技术有限。该项目将通过提供急需的技术,创建一条了解肠脑双向通信和相关神经系统疾病的新途径。该研究将与神经科学界密切互动,积极将技术从研究平台转化为商业化。该教育计划将吸引代表性不足的少数族裔和女学生进行生物电子学研究。该项目旨在研究一系列基础材料、设备设计和系统集成问题,用于自由移动的小动物模型胃肠道的高性能调制和监测。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生化传感器,(2)研究新型设备封装材料的水和离子传输特性,以及(3)建立并验证无线多模式生物电子学用于高性能胃肠监测和调节的系统。该研究将显着推进我们目前有限的多模态生物电子学设计和开发知识,用于胃肠道的高性能调节和生理生化监测。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、心脏健康和泌尿道疾病的生物电子学,这些领域需要持续监测和调节。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用评估结果被认为值得支持。基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准。

项目成果

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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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知道了