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[2018年IEEE生命科学会议(LSC) - 加拿大魁北克省蒙特利尔(2018.10.28-2018.10.30)] 2018年IEEE生命科学会议(LSC) - 可植入式光刺激微系统绝热刺激后端的设计、实现与测试
摘要： 本文提出了一种用于光刺激系统中驱动光电极的新型电路级方案。该方案基于绝热电路的基本原理，旨在提高刺激电路的能效。基于这一设计思想，我们开发并测试了原型刺激电路。该光刺激后端系统还包括一个微加工光电极阵列，该阵列专为半植入式光遗传学系统中的多通道光刺激而专门设计、开发并测试。
关键词： 光极、光刺激、有机发光二极管（OLED）、光遗传学、绝热电路、LED驱动器
更新于2025-09-23 15:22:29
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解开有机光电子刺激器件中的光法拉第效应与光伏容效应
摘要： 光作为一种多功能且无创的生理响应激发手段，为解决基础研究和生物医学技术中的问题提供了方案。光遗传学方法的复杂性和局限性推动了光电替代技术的研发。近年来兴起的一类方法采用有机半导体作为活性光吸收材料。有机半导体因其高光学吸收系数、机械柔韧性、能在湿润环境中工作以及潜在的生物相容性而脱颖而出，可实现传统无机材料无法达成的超薄微创形态。当有机半导体在水介质中受光激发时，能将光转化为：(1) 光热效应、(2) 光化学/光催化氧化还原反应、(3) 电解双层电容充电、(4) 光法拉第反应。实际条件下这些效应可能共存，理解它们对观测到的生理现象的作用是关键研究领域。本文通过我们团队及过去数年其他研究者的工作，评估光法拉第效应与光电容效应的最新认知图景，并提供可用于基准测试有机光电子刺激装置的简易实验方法。
关键词： 神经刺激、光刺激、生物电子学、有机电子学、光电化学
更新于2025-09-23 15:21:01
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非光响应性氢键酰胺大环的光控可切换络合
摘要： 基于一种非光响应性氢键酰胺大环和吡啶盐，开发了一种新型光控主客体系统。研究发现该主体能够与分析的质子化吡啶衍生物形成稳定复合物。特别值得注意的是，通过光刺激介导的质子转移（使用部花青染料1-MEH），客体分子的捕获与释放过程可在更大程度上实现可逆控制。本研究提供了一个罕见的光响应二维形状持久氢键大环主客体系统范例，该系统有望应用于构建互锁分子结构。
关键词： 质子转移、吡啶盐、光可切换性、光刺激、主客体系统、氢键酰胺大环
更新于2025-09-19 17:13:59
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[IEEE 2019年第41届国际医学与生物工程学会年会(EMBC) - 德国柏林 (2019.7.23-2019.7.27)] 2019年第41届IEEE医学与生物工程学会国际年会(EMBC) - 用于深层组织光传输的超声可操控渐变折射率光波导：理论与应用
摘要： 梯度折射率（GRIN）光纤已被用作可植入式光波导，用于引导光线并将图像传输至组织深层。我们近期研究表明，非侵入式超声能在组织内产生折射率梯度，形成用于组织深部成像与光刺激的虚拟GRIN透镜。本文通过分析模拟光与超声调制介质相互作用的声-光耦合系统，阐述该理论原理。我们将探讨如何通过调节超声参数来改变光在调制介质中的约束与传导特性。研究还证明：采用定制圆柱形超声阵列时，可通过控制压力干涉在介质中雕刻出适合多位点成像的复杂光场图案（如偶极与四极构型）。最后我们将展示实验证据——这些证据验证了理论预测，即生成可用于表达绿色荧光蛋白（GFP）的小鼠脑组织荧光成像的单/多位点原位虚拟透镜。
关键词： 折射率梯度、荧光成像、渐变折射率光纤、声光系统、超声波、虚拟梯度折射率透镜、光刺激
更新于2025-09-12 10:27:22
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[2019年德国慕尼黑国际激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 2019.6.23-2019.6.27] 2019年欧洲激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）——利用金纳米颗粒等离子体加热控制脂质膜电流以调节神经元行为应用
摘要： 电生理学是研究神经系统的重要方法。然而，电刺激面临选择性、空间分辨率、机械稳定性及植入损伤等多重挑战。光刺激技术通过提供更具选择性的刺激、更高的空间分辨率及更低的设备侵入性，可能规避部分难题。光遗传学通过向神经元引入光敏离子通道实现时空精准调控的光刺激，为神经功能研究提供了强大工具，但其临床应用主要受限于基因改造问题。当前光刺激技术的发展方向是利用纳米颗粒（NPs）进行神经细胞纳米级温度调控——当金纳米颗粒（AuNPs）等纳米吸收体受其等离子体共振波长照射时，会快速产热并将热量传递至细胞膜。光吸收性AuNPs的激光照射可瞬时增强细胞膜通透性[1]。本研究探讨了直径10-50nm AuNPs与人工膜的相互作用模式，利用AuNPs的局部等离子体加热效应调控膜电流及电导状态。实验采用人工平面脂质膜（BLM）体系：通过含顺式/反式两个区室的特氟龙小室（中间留有小孔形成脂双层膜），分别注入不同浓度KCl电解液，利用插入膜两侧盐溶液的银/氯化银电极配合电流-电压转换器测量膜电流（I）[2]。选择二棕榈酰磷脂胆碱（DiphPC）构建脂双层膜，将不同尺寸与浓度的AuNPs加入顺式区室。短暂孵育后以λ=532nm激光聚焦照射小孔（所有实验激光功率设为50mW），光源包含连续及脉冲两种照射模式。结果显示：50nm AuNPs在连续/脉冲照射下产生的跨膜电流分别为17pA和10pA；相同条件下10nm AuNPs加热导致的跨膜电流则为12pA和8pA。
关键词： 脂质膜、神经元行为、等离子体加热、光刺激、金纳米粒子
更新于2025-09-11 14:15:04
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综合转录组分析揭示了光质、光照强度和光周期对多穗柯根皮苷积累的影响。
摘要： 多穗柯（Lithocarpus polystachyus Rehd.）是中国南方重要的药用植物，其活性成分以根皮苷为主。光照条件对多穗柯根皮苷生物合成的影响尚不明确。本研究分析了不同光质、光强及光周期处理下多穗柯的转录组，光照处理共诱导5977-8027个差异表达基因（DEGs），通过GO和KEGG数据库进行功能注释。89个家族的转录因子基因在光照处理后差异表达，表明这些转录因子具有光响应特性。苯丙氨酸解氨酶（PAL）和4-香豆酸辅酶A连接酶（4CL）是根皮苷积累的关键酶，其中PAL2、PAL、4CL1（DN121614）、4CLL7和4CL1（DN102161）的转录水平与根皮苷积累呈正相关，提示这些基因对根皮苷生物合成具有重要作用。超高效液相色谱法测定显示：绿光处理及适当降低光强/延长光照时间可促进根皮苷积累；绿光、2000 lx和3000 lx处理能提升PAL活性，但光强对PAL活性的调控效应较弱。本研究首次系统解析了多穗柯的光诱导转录组，为阐明其根皮苷生物合成的分子机制奠定基础，并为研究光照调控药用植物活性成分积累提供参考。
关键词： 基因调控，多穗柯（Rehd.），光刺激，根皮苷，转录组
更新于2025-09-11 14:15:04
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[IEEE 2019年第20届固态传感器、执行器与微系统国际会议暨第33届欧洲传感器会议（TRANSDUCERS & EUROSENSORS XXXIII） - 德国柏林（2019年6月23日-27日）] 2019年第20届固态传感器、执行器与微系统国际会议暨第33届欧洲传感器会议（TRANSDUCERS & EUROSENSORS XXXIII） - 用于灌注心脏光遗传学实验的集成LED芯片和电极的高度可拉伸剪纸结构
摘要： 本文提出了一种基于10微米薄聚酰亚胺薄膜的高度可拉伸剪纸结构，该结构包含发光二极管芯片和微电极，用于灌注心脏的光生理实验。该实验装置旨在为治疗心脏病（如室性心律失?！馐氢赖闹饕颍┑幕⌒脑嘌а芯糠?。与目前使用植入式除颤系统进行的电刺激相比，光遗传疗法有望减少严重副作用，包括高电击对心脏组织造成的损伤和剧烈创伤性疼痛。此外，这种基于剪纸结构的光学刺激装置因其高度可拉伸性，还能与柔软的生物组织实现紧密集成。这有望提高从组织表面记录电信号的能力。
关键词： 可拉伸电子器件、剪纸结构、除颤、光刺激、光遗传学
更新于2025-09-11 14:15:04
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有机发光二极管对神经元放电的亚毫秒级控制
摘要： 光遗传学结合光学与遗传学技术，实现了活体组织中微创的细胞类型特异性刺激。为满足生物植入需求，亟需开发柔软、灵活、透明且高度生物相容的光源。有机半导体材料相比无机材料具有关键优势：杨氏模量低、抗应变能力强且色彩可调范围广。但此前尚不明确有机发光二极管（OLED）能否在保持生物可接受温度范围的同时，提供足够的光功率以实现成功的神经元刺激。本研究采用基于蓝色聚芴和橙色聚对苯撑乙烯的OLED分别作为蓝光激活型持续阶跃功能视蛋白（SFFO）与红光激活型ChrimsonR视蛋白的刺激源。结果表明：当采用高频（数千赫兹）驱动方案时，这些OLED能安全可控地光刺激表达视蛋白的神经元，并在低于既往报道的工作温度下实现高时间分辨率的神经元放电控制。
关键词： 神经元、光激发、电生理学、脉冲操作、生物电子学、有机发光二极管、光刺激、光遗传学
更新于2025-09-11 14:15:04