北理工團隊在柔性電子領(lǐng)域發(fā)表學(xué)術(shù)論文
發(fā)布日期：2024-07-11 供稿：集成電路與電子學(xué)院 攝影：集成電路與電子學(xué)院
編輯：李曉雨 審核：薛正輝 閱讀次數(shù)：
近日，北京理工大學(xué)集成電路與電子學(xué)院柔性電子器件與智造研究所在《Nature Communications》上發(fā)表題為“Neuroprosthetic contact lens enabled sensorimotor system for point-of-care monitoring and feedback of intraocular pressure”的學(xué)術(shù)論文,。論文報道了一種用于眼壓即時監(jiān)測和感覺反饋的神經(jīng)形態(tài)隱形眼鏡（Ti3C2Tx-NCL）,，實現(xiàn)了眼壓信號的實時有效監(jiān)測,，加強了眼睛和大腦之間的神經(jīng)傳遞，建立了眼部信號異常的軀體感覺反饋,，在柔性健康監(jiān)測領(lǐng)域顯示出獨特的優(yōu)勢,。北京理工大學(xué)為唯一通訊單位，博士研究生劉偉佳為論文的第一作者,，李臘副教授和沈國震教授為通訊作者,。
可持續(xù)監(jiān)測眼壓的智能隱形眼鏡可實現(xiàn)青光眼的早期預(yù)防和近視眼手術(shù)的術(shù)后監(jiān)測。但是,，目前報道的智能隱形眼鏡都缺乏生物反饋功能,，無法為患者提供眼壓感覺反饋。同時,，由于每個人對疼痛的感知和交感神經(jīng)的反應(yīng)不同,，智能隱形眼鏡很難及時有效地為患者提供醫(yī)學(xué)治療。因此,，建立眼壓異常與軀體感覺皮層之間的聯(lián)系具有重要意義,。
本文報道了一種可入眼佩戴的神經(jīng)形態(tài)隱形眼鏡，該隱形眼鏡由眼壓-溫度雙模態(tài)傳感器和數(shù)據(jù)傳輸/顯示系統(tǒng)組成,。得益于高性能敏感材料（2D Ti3C2TxMXene）的選用和蛇形電極結(jié)構(gòu)的惠斯通電橋設(shè)計,，所制備的眼壓傳感器具有12.52 mV mmHg-1的高靈敏度和優(yōu)異的穩(wěn)定性，實現(xiàn)了眼壓的實時監(jiān)測和預(yù)警,。大鼠實驗表明：該神經(jīng)形態(tài)隱形眼鏡可將溫度校正后的眼壓信號轉(zhuǎn)換為脈沖信號,，通過電流傳遞到體感皮層，引發(fā)分級的感覺反饋進而傳遞到運動皮層,，使運動皮層中產(chǎn)生誘發(fā)信號刺激坐骨神經(jīng),。最后，通過突觸激活下游肌肉,，引起腿部抽搐,，從而形成眼壓信號產(chǎn)生-神經(jīng)感知-運動反饋的閉環(huán)回路。
論文通過材料制備,、結(jié)構(gòu)設(shè)計和器件集成,，提出了一種具有高靈敏度、可入眼佩戴的神經(jīng)形態(tài)隱形眼鏡,，實現(xiàn)了眼壓的實時監(jiān)測和感覺反饋。這一進展為眼部疾病的預(yù)防與精準診療,、治療提供了新的解決方案,。
論文詳情：WeijiaLiu, Zhijian Du, Zhongyi Duan, La Li* and Guozhen Shen*.Neuroprosthetic contact lens enabled sensorimotor system for point-of-care monitoring and feedback of intraocular pressure.Nat.Commun.15, 5635 (2024).
論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-49907-5.
附柔性電子器件與智造研究所及論文作者簡介：
柔性電子器件與智造研究所依托北京理工大學(xué)集成電路與電子學(xué)院,、柔性電子校級平臺和損傷器官重構(gòu)與再造重點實驗室，瞄準國際科技前沿與國家重大需求,，圍繞柔性電子器件與系統(tǒng),，從半導(dǎo)體材料合成、工藝開發(fā),、設(shè)備研制,、系統(tǒng)研制等方面開展系統(tǒng)的前沿基礎(chǔ)與應(yīng)用研究。通過微電子,、光電子,、量子信息、力學(xué),、仿生,、醫(yī)療等多學(xué)科領(lǐng)域深度交叉，面向柔性薄膜晶體管與應(yīng)用,、柔性光電器件與視覺芯片,、柔性感知與智能機器人、仿生傳感器與健康醫(yī)療,、柔性多功能集成系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用等多個方面,，努力打造國際一流、獨具特色的柔性智能電子研發(fā)與智造平臺,。研究所目前已經(jīng)形成了由國家級領(lǐng)軍人才為帶頭人,，國家級青年人才等為骨干的學(xué)術(shù)隊伍。研究所多項科研成果在Nature/Science子刊等國際重要學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表,，并多次被Nature子刊,、中央電視臺等學(xué)術(shù)與新聞媒體關(guān)注和報道。
李臘,，北京理工大學(xué)預(yù)聘副教授,，博士生導(dǎo)師。主要研究方向為眼部可佩戴集成電子器件,。在Nat. Commun.,、Nano-Micro Lett.，等SCI期刊發(fā)表論文60余篇,，論文總引用3000余次,，H-index 30。參與撰寫英文學(xué)術(shù)專著1部,。
沈國震,，北京理工大學(xué)集成電路與電子學(xué)院特聘教授、博士生導(dǎo)師，柔性電子器件與智造研究所所長,，國家級領(lǐng)軍人才,。長期從事低維半導(dǎo)體材料及相關(guān)柔性電子器件的研究。以第一完成人身份獲北京市科學(xué)技術(shù)二等獎,、中國材料研究學(xué)會科學(xué)技術(shù)一等獎等?，F(xiàn)任英國皇家化學(xué)會會士、中國材料研究學(xué)會理事,。發(fā)表SCI收錄論文300余篇,，獲引用超過3萬，H-index為97,。
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