Адрес e-mail:

Основы биоэлектроники

Лектор: Мотовилов Константин Александрович, канд. хим. наук


1 Чем занимается биоэлектроника?

Вводное описание основных задач, решаемых биоэлектроникой; молекулярная биоэлектроника, клеточная биоэлектроника, медицинская биоэлектроника; краткое описание типов и видов биосенсоров; примеры успешного биоэлектронного протезирования.

 

2 Возбудимые клеточные системы, нейроны и кардиомиоциты, как основные участники биоэлектронного интерфейса

Принципы организации ионных каналов, их виды и физико-химические характеристики. Механизм распространения возбуждения в нейронной сети и в миокарде. Принципы оптогенетики. Краткий анализ попыток преодолеть ограничения и недостатки классической оптогенетики.

 

3 Сенсорные системы организмов

Сенсорные системы организмов. Фоточувствительность и зрение, звуковосприятие, обоняние, осязание, ориентация в гравитационном поле, ориентация в электростатическом поле, ориентация в магнитном поле Земли. Список незакрытых вопросов к работе природных сенсорных систем.

 

4 Трансляция ионных и электронных сигналов

Проблема конверсии электронных и ионных сигналов и её преодоление. Органические полевые и электрохимические транзисторы. Основные характеристики транзисторов, способы организации архитектуры и ограничения.

 

5 Биосенсоры

Биосенсоры. Электрод Кларка и его модификация. Использование поверхностного плазмонного резонанса. Успехи развития ЭЭГ. Примеры использования полевых и электрохимических транзисторов.

 

6 Электронный транспорт в биоорганических материалах

Электронный транспорт в биоорганических материалах. Электронные шаттлы, прыжковая проводимость, вопрос о зонной проводимости. Эксперименты Чанса по туннелированию электронов в фотосистемах. Проблема точного определения природы носителя заряда в биологических материалах. Фотопроводимость природных биологических пигментов. Проблема контролируемого захвата электрона белком и актуальные успехи биоэлектросинтеза. Использование эффекта Холла и термоэлектрических эффектов для определения знака носителей заряда в материале.

 

7 Органические ферро- и ферримагнетики. Магнитосенсорика в живых организмах

Магнитная упорядоченность в органических молекулярных системах. Успехи в повышении температуры Кюри и точки Нееля. Влияние ионов d-элементов. Перспективные органические ферро- и ферримагнетики. Поиск природных биоорганических ферро- и ферримагнетиков.

 

8 Нейроинтерфейсы и инвазивность

Нейроинтерфейсы и инвазивность. Как не спровоцировать иммунный ответ.  Самоорганизация компонентов интерфейса внутри организма.


Литература:

1. Ronald Pethig, Stewart Smith. Introductory Bioelectronics: For Engineers and Physical Scientists. Wiley. 2012.

2. Игорь Сердюк, Натан Заккаи, Джозеф Заккаи. Методы в молекулярной биофизике. Издательство «КДУ». 2010.

3. Крис Смит. Биология сенсорных систем. Бином. Лаборатория знаний. 2020.

4. Valerica Raicu, Yuri Feldman. Dielectric Relaxation in Biological Systems. Oxford University Press. 2015.

5. Peter Atkins, Julio de Paula, James Keeler. Physical Chemistry (11 th Edition). Oxford University Press. 2018.

6. Нейл Ашкрофт, Дэвид Мермин. Физика твердого тела. Мир. 1979.

Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

© 2001-2020 Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Противодействие коррупции | Сведения о доходах

Политика обработки персональных данных МФТИ

Техподдержка сайта | API

Использование новостных материалов сайта возможно только при наличии активной ссылки на https://mipt.ru

МФТИ в социальных сетях