Bioelectrónica e Biossensores

Conhecimentos de Base Recomendados

Conhecimentos de eletromagnetismo e de componentes elétricos/eletrónicos, condensadores, resistências, circuitos elétricos, etc.

Métodos de Ensino

Será usada uma combinação de seminários juntamente  com a realização de um projeto de investigação em laboratório onde o aluno com o apoio do seu tutor caracteriza ou desenvolve um determinado biossensor ou dispositivo bioeletrónico.

O aluno será avaliado em duas componentes; (a) um exame escrito com peso de 30% na nota final e (b) um trabalho de investigação experimental que incidirá sobre a caracterização de um biossensor ou de um componente bioeletrónico, ou sobre a aquisição e processamento de sinais bioeléctricos esta componente terá o peso de 70%na avaliação.

Resultados de Aprendizagem

A Bioeletrónica envolve a aplicação dos princípios da engenharia eletrónica à biologia, medicina e ciências da saúde. Um aspeto importante é o desenvolvimento de uma interface de comunicação entre materiais biológicos (células, tecidos e órgãos) e componentes eletrónicos. Este curso começa apresentando os conceitos de bioeletricidade e biossensores. São discutidos as fontes e o uso de campos e correntes elétricas no contexto de sistemas e problemas biológicos. As competências a adquirir são:

- Perceber os princípios de desenvolvimento de biossensores e dispositivos bioeletrónicos.

- Compreender os princípios da transdução de sinal entre biologia e eletrónica

- Conhecer os fatores que afetam o desempenho e os limites de deteção de um dispositivo bioelectrónico ou de um biossensor

- Tomar decisões de projeto e seleção em resposta a problema de medição e atuação no uso de biossensores e dispositivos bioelectrónicos

- Ser capaz de avaliar os desafios e as tecnologias emergentes na área.

Estágio(s)

Não

Programa

1- Elementos fundamentais dos biossensores, dispositivos bio-inspirados, dispositivos híbridos que usam micro-organismos.

2- Componentes eletrónicos para operar em ambientes líquidos. Transístores com duplas camadas elétricas, aplicação e medição de potenciais elétricos em meios líquidos.

3- Biossensores eletroquímicos.

4- Sensores  e técnicas óticas em biosensores e suas aplicações.

5- Técnicas de impedância de pequenos sinais, espectroscopia de impedância de células, resposta em frequência, extração de parâmetros usando circuitos elétricos equivalentes.

6- Fundamentos sobre ruído elétrico, ruído em sistema biológicos, ruído gerado por dupla camada elétrica, estratégias para minimizar ruído e melorar o limite de deteção.

7- Dispositivos para comunicar com microrganismos e células.

8- Sistemas micro-fluídicos e plataformas “Lab-on-chip”.

9- Dispositivos eletrónicos implantáveis.

10- Dispositivos eletrónicos bio-inspirados e computação neuromórfica.

11- Interfaces cérebro-computador.

Docente(s) responsável(eis)

Henrique Leonel Gomes

Métodos de Avaliação

Avaliação
Exame: 30.0%
Projecto: 70.0%

Bibliografia

Hung Cao, Todd Coleman, Tzung K. Hsiai, and Ali Khademhosseini (Editors), 2020, Interfacing Bioelectronics and Biomedical Sensing, Springer International Publishing, DOI: 10.1007/978-3-030-34467-2.

Walid Zgallai (Editor), 2020, Biomedical Signal Processing and Artificial Intelligence in Healthcare, Academic Press.

Akio Yasuda and Wolfgang Knoll (Editors), 2019, Organic Bioelectronics for Life Science and Healthcare,  Materials Research Forum LLC, DOI: 10.21741/9781644900376.

Nwesha Khasnobish, Indranil Banerjee, Heinz-Bernhard Kraatz, Sandip Bag, Kunal Pal, Usha Kuruganti (Editors), 2019, Bioelectronics and Medical Devices: From Materials to Devices - Fabrication, Applications and Reliability,  Woodhead Publishing, Elsevier, DOI: 10.1016/C2017-0-00496-2.

Onur Parlak, Alberto Salleo, Anthony Turner (Editors), 2020, Wearable Bioelectronics, Elsevier, DOI: 10.1016/C2017-0-00863-7.

Sandro Carrara and Krzysztof Iniewski (Editors), 2015, Handbook of Bioelectronics: Directly Interfacing El