生物电子学是一门新兴学科,它由信息科学和生命科学这样两个学科交叉结合而形成。通过综合运用电子信息科学的知识和方法,研究和解决生物科学及医学临床中的有关信息工程问题;同时运用生物医学科学中最新成果推动电子信息科学和工程技术的发展。
生物电子学具有广阔的发展前景。随着生活质量的不断提高和健康意识的不断增强,人们希望临床医学诊断日益快捷、准确,最终实现面向个性化诊断的便携式系统,迫切需要既掌握先进电子技术,又具有生命医学知识的专门人才开发新型的医学诊断仪器和系统。
在2024年iHUB寒假线下科研项目中,我们很荣幸邀请到了剑桥大学生物电子学菲利普亲王教席——George Malliaras在深圳营地进行授课,带领同学们探索电子工程&生物医学工程课题,深入了解电子器官、脑机芯片和电子眼镜等植入式和可穿戴式电子设备原理研究,以及前沿生物电子技术在脑机接口等新型智能医疗设备开发中的应用研究。
PART 1 教授介绍
导师: George Malliaras 剑桥大学 生物电子学 菲利普亲王教席
Malliaras教授现任剑桥大学生物电子学菲利普亲王教席,这是剑桥大学级别最高的教授席位之一。1995年,Malliaras教授以优异的成绩获得了荷兰格罗宁根大学数学和物理科学博士学位。
在格罗宁根大学和IBM阿尔马登研究中心完成博士后研究后,他于1999年加入康奈尔大学,担任材料科学与工程系教职。
在2006年到2009年期间,他在康奈尔大学纳米科学与技术研究所担任荣誉主任。2009年,他在法国圣艾蒂安矿业学院创办了生物电子系,担任系主任,并于2017年加入剑桥大学。
Malliaras教授的研究聚焦于有机电子学和生物电子学,曾荣获材料研究学会、纽约科学学会、美国纽约科学院、美国国家科学基金会和杜邦公司的奖项,并获得瑞典Linköping大学荣誉博士学位。他是美国材料研究学会和英国皇家化学学会会士,并担任Science Advances的副主编。
他还担任工程和物理科学研究委员会(EPSRC)的项目主任,负责针对难以治疗的癌症进行靶向治疗的研究工作。Malliaras教授在同行评审的期刊上发表了300多篇论文,被引用超过4.5万次。截至2023年8月,h-index为115。
Malliaras教授曾为多所知名院校的学子带来一系列关于有机电子学和生物电子学的讲座,包括浙江大学、兰州大学、中国医科大学、合肥工业大学、西安理工大学以及香港大学。这些讲座内容涵盖了生物电子学领域的基础理论、最新研究进展以及未来的应用前景。
以生动的演讲和丰富的实例为依托,Malliaras教授激发了学生们对生物电子学的浓厚兴趣,同时也拓宽了他们的学术视野。这些讲座不仅为学生们提供了难得的学习和探索机会,更为他们未来的研究和职业发展提供了宝贵的指导和启迪。
PART 2 项目介绍
随着电子智能设备逐渐进入消费市场,人们生活发生了诸多改变:智能手环使人们更加了解自己的身体状况,智能眼镜解放了双手,VR头盔提供了更好的娱乐体验……
随着电子智能设备行业的飞速发展,生物电子研究成为了当今时代的研究热点。各种植入式智能电子设备和可穿戴生物电子智能器件,业已广泛应用于人工耳蜗、心脏起搏器、生命体征监测等各个领域。
由于植入式和可穿戴式智能电子器件的竞争研究和由此带来的巨大商业机会,生物电子智能设备市场预计将继续快速增长,并将持续改变人们的生活轨迹。
项目将综合科学工程与生物电子学原理、技术和应用,通过具体实例分析植入式和可穿戴式电子设备的设计和工作原理,提升学生的前瞻视野。项目从生物电子学的基本介绍入手,介绍人体皮肤中的电活性组织,以及智能电子设备工作的电化学原理及设计原理。
随后,通过具体实例(心脏起搏器、耳蜗植入物、视网膜植入物、植入式给药系统等)分析,帮助学生进一步了解植入式电子智能设备,通过汗液生物传感、透皮给药等一系列应用,帮助学生进一步了解可穿戴式电子智能设备。
项目结束时,学生将模拟开发一套规范的生物电子系统,并提交报告,进行成果展示。个性化研究课题可参考:植入式可穿戴医疗设备、柔性可穿戴电子器件中碳材料、可穿戴和植入式电子器件中自驱动传感器面临的问题。
具备医学、生物学、电子与电气工程相关专业基础或对芯片设计、微电子技术、生物电子技术、传感技术、医疗设备开发等感兴趣且具备计算机、生物医学、生物工程专业基础的同学参与本项目为佳。