Implantable Biosensor for Brain Dopamine using Microwire-Based Electrodes

恒电位仪 生物传感器 CMOS芯片 多巴胺 材料科学 检出限 电容 电极 电容器 光电子学 生物医学工程 化学 电压 电气工程 纳米技术 工程类 医学 色谱法 电化学 内分泌学 物理化学
作者
Ali Meimandi,Peilong Feng,Marco Carminati,Timothy G. Constandinou,Sandro Carrara
标识
DOI:10.1109/biosensors58001.2023.10280954
摘要

This paper systematically demonstrates the feasibility of wirelessly monitoring dopamine concentration in the brain with an implantable biosensor. The biosensor was realized using microwires, and then, the dopamine concentration was measured in-vitro ranging from 0.3 $\mu$M to 2 $\mu$M, corresponding to the physio-pathological concentration range in human brain. The obtained results were used to design and optimise a full-custom CMOS sensor interface for in-vivo dopamine monitoring. The key component of this interface is a potentiostat with a maximum power consumption of 10.24 $\mu$W in a 10kHz sampling frequency. The CMOS interface automatically subtracts the background current up to 2.34 $\mu$A. The obtained sensitivity in dopamine detection has been evaluated in 150$\mu$A/$\mu$M, with a Limit of Detection (LoD) of 33 nM, thus being suitable for dopamine monitoring in human brain.

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