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Bipolar Electrochemical Stimulation Using Conducting Polymers for Wireless Electroceuticals and Future Directions
ACS Applied Bio Materials ( IF 4.6 ) Pub Date : 2022-10-19 , DOI: 10.1021/acsabm.2c00679 Chunyan Qin 1 , Zhilian Yue 1 , Gordon G Wallace 1 , Jun Chen 1
ACS Applied Bio Materials ( IF 4.6 ) Pub Date : 2022-10-19 , DOI: 10.1021/acsabm.2c00679 Chunyan Qin 1 , Zhilian Yue 1 , Gordon G Wallace 1 , Jun Chen 1
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Electrochemistry has become a powerful strategy to modulate cellular behavior and biological activity by manipulating electrical signals. Subsequent electrical stimulus-responsive conducting polymers (CPs) have advanced traditional wired electrochemical stimulation (ES) systems and developed wireless cell stimulation systems due to their electroconductivity, biocompatibility, stability, and flexibility. Bipolar electrochemistry (BPE), i.e., wireless electrochemistry, offers an effective pathway to modify wired ES systems into a desirable contactless mode, turning out a potential technique to offer fundamental insights into neural cell stimulation and neural network formation. This review commences with a brief discussion of the BPE technique and also the advantages of a bipolar electrochemical stimulation (BPES) system compared to traditional wired ES systems and other wireless ES systems. Then, the BPES system is elucidated through four aspects: the benefits of BPES, the key factors to establish BPES platforms for cell stimulation, the limits/barriers to overcome for current rigid materials in particular metals-based systems, and a brief overview of the concept proved by CPs-based systems. Furthermore, how to refine the existing BPES system from materials/devices modification that combine CP compositions with 3D fabrication/bioprinting technologies is elaborately discussed as well. Finally, the review ends together with future research directions, picturing the potential of BPES system in biomedical applications.
中文翻译:
使用导电聚合物的双极电化学刺激用于无线电子产品和未来方向
电化学已成为一种通过操纵电信号来调节细胞行为和生物活性的强大策略。随后的电刺激响应导电聚合物(CPs)由于其导电性、生物相容性、稳定性和灵活性,改进了传统的有线电化学刺激(ES)系统并开发了无线细胞刺激系统。双极电化学 (BPE),即无线电化学,提供了一种将有线 ES 系统修改为理想的非接触模式的有效途径,从而成为一种潜在的技术,可以提供对神经细胞刺激和神经网络形成的基本见解。本综述首先简要讨论 BPE 技术,以及双极电化学刺激 (BPES) 系统与传统有线 ES 系统和其他无线 ES 系统相比的优势。然后,通过四个方面阐述了 BPES 系统:BPES 的好处、建立用于细胞刺激的 BPES 平台的关键因素、当前刚性材料(特别是基于金属的系统)要克服的限制/障碍,以及对 BPES 的简要概述。由基于 CP 的系统证明的概念。此外,还详细讨论了如何通过将 CP 组合与 3D 制造/生物打印技术相结合的材料/设备修改来改进现有的 BPES 系统。最后,综述与未来的研究方向一起结束,描绘了 BPES 系统在生物医学应用中的潜力。
更新日期:2022-10-19
中文翻译:
使用导电聚合物的双极电化学刺激用于无线电子产品和未来方向
电化学已成为一种通过操纵电信号来调节细胞行为和生物活性的强大策略。随后的电刺激响应导电聚合物(CPs)由于其导电性、生物相容性、稳定性和灵活性,改进了传统的有线电化学刺激(ES)系统并开发了无线细胞刺激系统。双极电化学 (BPE),即无线电化学,提供了一种将有线 ES 系统修改为理想的非接触模式的有效途径,从而成为一种潜在的技术,可以提供对神经细胞刺激和神经网络形成的基本见解。本综述首先简要讨论 BPE 技术,以及双极电化学刺激 (BPES) 系统与传统有线 ES 系统和其他无线 ES 系统相比的优势。然后,通过四个方面阐述了 BPES 系统:BPES 的好处、建立用于细胞刺激的 BPES 平台的关键因素、当前刚性材料(特别是基于金属的系统)要克服的限制/障碍,以及对 BPES 的简要概述。由基于 CP 的系统证明的概念。此外,还详细讨论了如何通过将 CP 组合与 3D 制造/生物打印技术相结合的材料/设备修改来改进现有的 BPES 系统。最后,综述与未来的研究方向一起结束,描绘了 BPES 系统在生物医学应用中的潜力。