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Bioinspired organic materials for seamless neurohybrid interfaces: from material design to living electronics

Nevena Stajković, Anna Manukânc, Matilde Trilli, Jan Steinkühler, Valeria Criscuolo, Francesca Santoro

Abstract

The brain architecture is multi-layered, with billions of neurons organized into intricate neural networks that communicate via synapses. Since synapse dysfunction is a main hallmark of neurological disorders, understanding the mechanisms underlying their failure is necessary for designing novel treatments. Neuroelectronic devices are powerful tools for recording and stimulating brain activity. Therefore, they can be used to understand and potentially treat neurological disorders. Achieving this requires the seamless integration of neurohybrid interfaces into neural tissue, enabling bidirectional communication. This focus article highlights the roles of organic mixed ionic-electronic conductors, advanced polymer chemistry, and soft materials with tunable properties in enabling seamless integration. Drawing inspiration from the dynamic structure of neurons, we cover materials that mimic neuron structure and function. We explore novel approaches, including in vivo polymerization and synthetic biology, that hold promise for realizing living neuroelectronics and advancing the frontiers of neuroscience, bioengineering, and clinical medicine.
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Research context

OpenAlex topics: Supramolecular Self-Assembly in Materials · Neuroscience and Neural Engineering · Polydiacetylene-based materials and applications

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Institute of Biological Information Processing – Bioelectronics, IBI-3, Forschungszentrum Jülich, 52428, Germany

Chair of Neuroelectronics, Faculty of Electrical Engineering and IT, RWTH Aachen University, 52074 Aachen, Germany

Bio-Inspired Computation, Institute of Electrical and Information Engineering, Kiel University, Kiel, Germany

Kiel Nano, Surface and Interface Science KiNSIS, Kiel University, Kiel, Germany

Funding

H2020 European Research Council

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