Bioelectrónica

Conhecimentos de Base Recomendados

NA

Métodos de Ensino

Theoretical - Audiovisual media will be used including the use of PowerPoint, viewing of short videos and other media content.

Practical - Interactive teaching through the discussion of case studies and application of learned subjects to practical ends, such as culturing and assessing cell signals in-vitro.

Resultados de Aprendizagem

O aluno será capaz de:

-Desenvolver capacidades de avaliação crítica, necessárias para uma compreensão de conceitos em Bioeletrónica e Biossensores.

-Compreender o estado da arte dos Biomateriais usados em Biossensores.

-Entender como as células produzem eletricidade e quais os componentes elétricos equivalentes.

-Compreender as etapas de fabricação de dispositivos bioelétricos modernos.

-Compreender a dinâmica de iões envolvida na sinalização celular.

-Pensar e avaliar de uma maneira crítica, soluções para tarefas complexas.

-Caracterizar a bioeletricidade em células - in-vitro.

-Compreender as principais questões das interações célula-sensor e sinalização coordenada em populações celulares.

-Compreender níveis básicos de programação em Matlab.

-Desenvolver competências de análise crítica para trabalho de grupo e apresentações.

Estágio(s)

Não

Programa

a. Estrutura da membrana

i. Bombas e canais

ii. Propriedades elétricas de uma membrana celular

iii. Transferência de carga em membranas celulares e eletrólitos, incluindo o potencial de ação do neurónio

b. Potencial de repouso da membrana e transmissão intercelular

2. Dispositivos Bioelétricos:

a. Biomateriais e biocompatibilidade

b. Fundamentos de deteção e processamento de sinais biológicos, incluindo ferramentas de análise (MATLAB), impedância e linearidade

c. Estímulo elétrico e função do elétrodo

d. Sistemas de microeléctrodos para eletrofisiologia

3. Sistemas médicos Bioelétricos:

a. O sistema nervoso humano e neuro-próteses clínicas

b. Exemplos tecnológicos para suprimir convulsões

c. Sistemas de entrega e teste de fármacos ou compostos químicos

4. Para além da Bioeletrónica convencional:

a. Bioeletricidade em microrganismos e plantas

b. Aplicações emergentes na sustentabilidade ambiental

Métodos de Avaliação

Avaliação
Avaliação contínua (ex. assiduidade, participação na aula): 10.0%
Projecto: 40.0%
Exame: 50.0%

Bibliografia

Artigos e capítulos de apoio / Supporting journal papers and book chapters

Multi-electrode array technologies for neuroscience and cardiology. Nature Nanotechnology (2012)
Peripheral nerve bionic interface: A review of electrodes. Bio-Design and Manufacturing (2019)
The Role of Biomaterials in Stimulating Bioelectrodes. In Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine (2013), pp. 981-996. ScienceDirect link
Liu, X., Chen, Y., & Zhao, Y. (2025). Advances in Flexible High-Density Microelectrode Arrays for Closed-Loop Brain-Machine Interfaces: A Review. Sensors & Actuators A: Physical, 380, 114846 https://doi.org/10.1016/j.bios.2025.118102

Bibliografia (2024-2025) / Bibliography

Koutsouras, D. A. (2024). The rise of bioelectronic medicine. Bioelectronic Medicine, 10(1), 15-29. https://doi.org/10.1186/s42234-024-00151-8
Lerman, I., Ben-Menachem, E., & Tracey, K. J. (2025). Next-generation bioelectronic medicine: Making the case for closed-loop therapies. NPJ Digital Medicine, 8(1), 44. https://doi.org/10.1038/s41746-025-01012-8
Liu, X., Chen, Y., & Zhao, Y. (2024). Flexible high-density microelectrode arrays for closed-loop brain-machine interfaces: A review. Frontiers in Neuroscience, 18, 1320159 https://doi.org/10.3389/fnins.2024.1348434
Li, J., Wang, Z., & Cheng, X. (2025). PEDOT:PSS-based bioelectronics for brain monitoring and modulation. Microsystems & Nanoengineering, 11, 23. https://www.nature.com/articles/s41378-025-00948-w

Livros de referência clássicos /Core reference books

Jänig, W. (2006). Integrative Action of the Autonomic Nervous System. Cambridge University Press. ISBN 9780511541667
Plonsey, R., & Barr, R. C. (2007). Bioelectricity: A Quantitative Approach. Springer. ISBN 978-0387488646
Malmivuo, J., & Plonsey, R. (1995). Bioelectromagnetism - Principles and Applications of Bioelectric and Biomagnetic Fields. Oxford University Press. ISBN 978-0195058239
MATLAB Student Edition, or access to a computer with MATLAB

Li, H., Luo, R., Hu, J., Zhou, S., & Du, B. (2024). Lightweight, elastic and conductive pure PEDOT:PSS foam for dual-mode sensing. Journal of Materials Chemistry A, 12(32), 15290-15302 https://doi.org/10.1039/D4TA01631A
Mansoor, S., Iqbal, S., Popescu, S. M., Kim, S. L., Chung, Y. S., & Baek, J.-H. (2025). Integration of smart sensors and IoT in precision agriculture: Trends, challenges and future perspectives. Frontiers in Plant Science, 16, 1587869. https://doi.org/10.3389/fpls.2025.1587869
Zhang, W., Liu, Z., & Chen, X. (2024). Porous highly conductive PEDOT films for high-performance bioelectronic interfaces. Materials Today Advances, 25, 100750 https://doi.org/10.1016/j.nanoms.2024.05.008