Biomimetics Through Nanoelectronics: Development of Three Dimensional Macroporous Nanoelectronics for Building Smart Materials, Cyborg Tissues and Injectable Biomedical Electronics

این پایان نامه تحقیقات اصلی را در مورد چگونگی ادغام یکپارچه الکترونیک با سیستم های بیولوژیکی زنده ارائه می دهد. جیا لیو از نانوسیم های سیلیکونی به عنوان حسگرهای فعال برای بررسی سیگنال های بیولوژیکی در سطح سلولی استفاده کرده است. او همچنین شبکه‌های نانوالکترونیکی را در معماری‌های انعطاف‌پذیر، سه‌بعدی (3D) و ماکرو متخلخل طراحی کرده است که ساختار داربست‌های بافتی را برای ادغام سه‌بعدی آزمایشگاهی با بافت‌های مصنوعی و کاشت in vivo با استفاده از تزریق سرنگ تقلید می‌کند. نکته مهم، نتایج نشان‌دهنده نفوذ سه‌بعدی شبکه‌های نانوالکترونیکی با شبکه‌های عصبی، نقشه‌برداری سه‌بعدی فعالیت بافت و کاشت طولانی‌مدت با حداقل پاسخ‌های ایمنی است. علاوه بر این، این کتاب کاربردهای بالقوه برای مطالعات فارماکولوژیک، نقشه برداری فعالیت مغز و درمان های فعال با نانوالکترونیک را مورد بحث قرار می دهد. یافته‌های ارائه‌شده در اینجا به رسمیت شناخته شده‌اند، از جمله رتبه‌بندی تحقیقاتی برتر توسط Chemical & Engineering News و فهرست شدن در بین 10 ایده تغییر جهان توسط Scientific American در سال 2015.

This thesis presents original research on how to seamlessly integrate electronics with living biological systems. Jia Liu has used silicon nanowires as active sensors to investigate biological signals at the cellular level. He has also designed nanoelectronic networks into flexible, three-dimensional (3D) and macroporous architectures, which mimic the structure of tissue scaffolds for in vitro 3D integrations with synthetic tissues and in vivo implantation by means of syringe injection. Importantly, the results demonstrate 3D interpenetrations of nanoelectronic networks with neural networks, 3D mapping of tissue activity and long-term implantation with minimal immunoresponses. Further, the book discusses potential applications for pharmacological studies, brain activity mapping and nanoelectronics enabled therapies. The findings presented here have gained wide recognition, including a top research ranking by Chemical & Engineering News and being listed among Scientific American’s 10 world changing ideas in 2015.