微纳生物电子学  0710J1M05002H

学期:2020—2021学年(春)第二学期 | 课程属性:专业普及课 | 任课教师:李舟,李琳琳,陈翔宇
授课时间: 星期二,第2、3、4 节
授课地点: 教一楼113
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17
课程编号: 0710J1M05002H 课时: 48 学分: 3.00
课程属性: 专业普及课 主讲教师:李舟,李琳琳,陈翔宇 助教:封红青
英文名称: Micro-nano Bioelectronics 召集人:

教学目的、要求

本学科是生物学与微纳米电子科学相互交叉渗透所形成的一门新兴学科。目前,各种生物和医用传感器的发展以及各种可穿戴和可植入式电子信息器件的开发,充分体现了生物学与电子信息科学的相互依赖和和相互促进的关系。微纳米生物电子技术是综合应用电子学、纳米材料学、信息学等学科的理念和技术对生物信息进行传感、分析和利用的研究方向。同时,基于对各种生物学现象和机制的研究,通过仿生的手段促进多种功能型微纳米器件的设计和发展。
本课程旨在介绍和学习各种具有高灵敏和高通量的生物传感器件和基于微纳米技术的仿生智能器件;并基于对生命系统信息处理的认识,从原理和设计的角度提出和发展新的医学传感器件。通过本课程的学习,学生一方面可以将微纳米技术用于生物和医学领域,使生物传感等领域的研究更加精确和科学;另一方面可以将生命过程中揭示出的许多规律借鉴于电子和信息学,使电子学和信息学发生革命性的变革。

预修课程

《材料科学基础》或《电子科学与技术》或《生物化学》

教 材

教师课件,教材之后整理完成。

主要内容

1、第一章:引言 (1学时)
1.1、生物电子学的定义,研究目的和发展历程
1.2、微纳米生物电子器件的重要学术价值和相关文章期刊
1.3、课程学习要求

2、第二章:研究微纳米生物电子器件的实验手段(3学时)
2.1、AFM 观测形貌和电学特性
2.2、TEM,用于纳米材料的显微形貌、晶体结构和相组织的观察与分析
2.3、激光共聚焦显微镜,组织断层扫描,组织光学切片的三维立体图像重建

3、第三章: 纳米生物电子材料 (3学时)
3.1 天然纳米材料;
3.2 生物仿生与人工合成的纳米材料;
3.3 智能纳米复合材料;
3.4 合成的纳米材料与活细胞形成的复合材料或组织工程纳米材料。

4、第四章: 自驱动技术与纳米生物电子器件 (5学时)
4.1、纳米发电机,压电,摩擦,热电
4.2、可穿戴与可植入的自驱动能源包
4.3、自驱动纳米生物电子器件
4.4、自驱动纳米医学传感器

5、第四章:微流控技术(3学时)
5.1、智能化的液滴输运
5.2、电润湿技术与自驱动纳米发电机
5.3、Lab on a chip,集成化的生物检测芯片
5.4、微流控与生物医学检测

6、第六章:纳米材料与载药输运(3学时)
6.1、新型无机功能纳米材料在多模态生物成像与药物输运中的应用
6.2、循环肿瘤细胞检测技术与光学纳米生物检测平台研究
6.3、纳米火箭与为尺度驱动
6.4、超声驱动与超声除菌

7、第七章:仿生纳米材料和智能器件(3学时)
7.1、基本知识
7.2、介电弹性体与人工肌肉
7.3、离子渗透型驱动材料
7.4、电流变材料与液体输运
7.5、温度、湿度形变响应材料与智能仿生器件

8、第八章、仿生智能纳米界面(3学时)
8.1、亲疏水转化界面
8.2、粘弹性可控界面
8.3、智能光学响应界面
8.4、自清洁界面与自修复纳米仿生材料

9、第九章、植入式器件与医学传感器(6学时)
9.1、植入式生物电子器件
9.2、穿戴式生物电子器件
9.3、电子皮肤和智能传感技术
9.4、纳米生物医学传感器
9.5、柔性器件与结构设计
9.6、可降解电子器件与材料

参考文献