Nanowire Nanoelectronic/Cell Assemblies as Hybrid Functional Biomaterials
纳米线纳米电子/细胞组件作为混合功能生物材料
基本信息
- 批准号:7918026
- 负责人:
- 金额:$ 84万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2008
- 资助国家:美国
- 起止时间:2008-09-30 至 2013-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AddressBehaviorBiocompatibleBiocompatible MaterialsBiologicalBiomedical ResearchCellsChemicalsCommunicationDetectionDevelopmentDevicesElectronicsGoalsHybridsLengthMedical DeviceNanostructuresOrganismOutputProsthesisResearchResolutionSignal TransductionTissue MicroarrayTissuesWorkbasecell assemblyflexibilityinformation processingintercellular communicationmeetingsnanoelectronicsnanoscalenanosciencenanowiretool
项目摘要
The central goal of this project will be to develop active interfaces between arrays of addressable nanowire
electronic devices and cells to create two- and three-dimensional functional biomaterials. The nanoscale
represents a natural length scale for devices used to create active interfaces to cells because biological
nanostructures are the key components that define intercellular communication and signaling in living systems,
yet this scale of interface is virtually uncharted research territory. The overall objectives that will be explored to
address this territory and to meet the central project goal are as follows. First, limits of nanowire nanoelectronic
device/cell interface functionality and sensitivity will be characterized. Communication with cells, both recording
from (cell output) and stimulation of (cell input), through direct electrical mechanisms and chemical/biological
signal detection/release will be developed and the corresponding detection sensitivity and spatial resolution for
different modes will be elucidated. Second, addressable arrays of different types of functional nanowire
devices interfaced with cellular networks will be developed and their behavior delineated. An important
emphasis of this work, which exploits the unique capabilities of bottom-up versus top-down nanoscience, will
be to develop (i) interfaced nanoelectronic arrays on flexible, biocompatible polymeric substrates, (ii) folded or
layered nanowire/cell three-dimensional arrays using perforated polymeric substrates to enhance layer-to-layer
interactions, and (iii) nanoelectronic devices projecting out of the substrate plane to enable interfacing `into'
three-dimensional cellular arrays and tissue. The proposed project has the potential to impact biomedical
research in substantial ways, including the establishment of powerful new tools for understanding the
behavior of interacting cellular networks, the development of sophisticated, electrically-based cell/tissue
interfaces for prosthetics and other medical devices, and the creation of new biomaterials with potential for
diverse applications, such as in hybrid information processing.
该项目的核心目标是在可寻址纳米线数组之间开发主动接口
电子设备和细胞创建二维功能生物材料。纳米级
代表用于创建与细胞创建活动界面的设备的自然长度尺度,因为生物学
纳米结构是定义生命系统中细胞间通信和信号传导的关键组成部分,
然而,这种界面的规模实际上是未知的研究领域。将要探讨的总体目标
解决这一领域并满足中央项目目标如下。首先,纳米线纳米电子的极限
设备/单元界面功能和灵敏度将被表征。与细胞的通信,均记录
从(细胞输出)和(细胞输入)的刺激,直接电气机制和化学/生物学
信号检测/释放将开发,并为相应的检测灵敏度和空间分辨率
将阐明不同的模式。其次,不同类型的功能纳米线的可寻址阵列
将开发与蜂窝网络相连的设备,并划定其行为。一个重要的
这项工作的重点是利用自下而上的纳米科学与自上而下的纳米科学的独特功能
要开发(i)在柔性,生物相容性聚合物底物上接触的纳米电数组,(ii)折叠或
分层的纳米线/细胞三维阵列使用穿孔的聚合物底物来增强层到层
相互作用,以及(iii)纳米电子设备从基板平面突出,以使接口``进入''
三维细胞阵列和组织。拟议的项目有可能影响生物医学
以实质性的方式进行研究,包括建立强大的新工具来理解
相互作用的细胞网络的行为,基于电的电池/组织的发展
假肢和其他医疗设备的接口,以及创建具有潜力的新生物材料
各种应用程序,例如在混合信息处理中。
项目成果
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