融合生物和電路雙特征模式的生物電化學研究有望改變生物物理、生化分析、生物信息融合、生物醫(yī)學工程等基礎與應用領域的研究面貌，生物電分析技術的突破是實現(xiàn)這一愿景的關鍵。然而，生物信號轉導與電子信號傳遞使用兩種截然不同的“語言”系統(tǒng)，如何在“生物-器件”微納傳感界面上耦合生物語言和電子信號語言，是實現(xiàn)“生物-電子”信號交互的基礎。微電極憑借其小尺寸、高靈敏度、高空間分辨率等特點，廣泛應用于細胞、組織、器官甚至全動物水平的電生理信號與電化學信號的采集。

電生理信號的微電極可用于腦電/心電監(jiān)測、神經(jīng)/心臟疾病診斷等領域，其檢測原理是：首先利用微電極檢測出生物電的電位變化，再經(jīng)由生物電放大器進行低噪聲放大，最終實現(xiàn)高時空分辨率的生物電活動監(jiān)測。電化學信號的微電極可用于神經(jīng)遞質(zhì)分析、細胞代謝分析、疾病標志物監(jiān)測等領域，其檢測原理是：目標分析物首先與固定化的生物敏感膜發(fā)生特異性結合，進而引發(fā)可測的電化學反應，通過微電極高效的電荷傳輸能力與表面修飾特性，將反應產(chǎn)生的電子流轉化為與目標分析物濃度成正比的電信號，再經(jīng)由信號處理電路放大輸出，最終實現(xiàn)對生物分子的快速、靈敏檢測。

以生命體系中的電活性分子、電子傳遞鏈、電活性細胞等作為研究對象，解析生命體系的質(zhì)荷傳輸及其反應機理，探究跨“生物-器件”微納界面的質(zhì)荷傳輸機制和特性，從而構建生物電子器件與微納功能界面，進行生物活體的信號獲取和功能調(diào)控研究，為面向生命健康的生物電子元件、生物傳感器和醫(yī)學診療技術開發(fā)提供跨學科理論基礎與技術創(chuàng)新。