Advances in bioelectronic interfaces through controlled polymerization of tri-thiophene monomers

In the domain of conventional electronics which are integrated into our daily lives, electrons predominantly serve as charge carriers. In contrast, biological systems primarily utilize ions and molecules of various sizes for signal transmission. This communication gap has been effectively bridged by the advent of conducting and semiconducting organic polymers, which uniquely exhibit combined electronic and ionic conductivity. These materials have become invaluable in translating signals between electronic and biological systems, giving rise to the field of organic bioelectronics. This field now offers a flexible platform that develops tools for biological recording and regulation, with potential applications extending from life sciences to clinical applications. This thesis explores advancements in organic bioelectronics, focusing on the development of organic electrochemical transistors (OECTs) based on conducting polymers and the development of organic conductors composed of conductive hydrogels, through controlled polymerization of tri-thiophene monomers. We began by investigating the electrically driven polymerization of the water-soluble tri-thiophene monomer called ETE-S. Our analysis demonstrates how alterations in monomer concentrations can affect the monomer aggregation in solution and the electrical properties of the resultant conducting polymer films, which are crucial for the potential development of neuromorphic devices and other bioelectronic applications. Additionally, we investigated the electrically driven copolymerization of the water-soluble tri-thiophene monomers with two distinct sidechains, including ETE-S and ETE-PC. This study demonstrated that the onset potential of electropolymerization process and threshold voltage of the resultant OECT devices can be influenced by regulating monomer blend ratios, thereby enhancing the functionality of OECTs for bioelectronic applications. Furthermore, enzymatic polymerization of a water-soluble tri
Inom konventionell elektronik, som är integrerad i vårt dagliga liv, fungerar elektroner huvudsakligen som laddningsbärare. I biologiska system används däremot främst joner och molekyler av olika storlekar för signalöverföring. Denna kommunikationsklyfta har effektivt överbryggats genom tillkomsten av ledande och halvledande organiska polymerer, som på ett unikt sätt uppvisar kombinerad elektronisk och jonisk ledningsförmåga. Dessa material har blivit ovärderliga när det gäller att överföra signaler mellan elektroniska och biologiska system, vilket har gett upphov till området organisk bioelektronik. Detta område erbjuder nu en flexibel plattform som utvecklar verktyg för biologisk registrering och reglering, med potentiella tillämpningar som sträcker sig från biovetenskap till kliniska tillämpningar. Denna avhandling utforskar framsteg inom organisk bioelektronik, med fokus på utvecklingen av organiska elektrokemiska transistorer (OECTs) baserade på ledande polymerer och utvecklingen av organiska ledare bestående av ledande hydrogeler, genom kontrollerad polymerisation av tritiofenmonomerer. Vi började med att undersöka den elektriskt drivna polymerisationen av den vattenlösliga tritiofenmonomeren ETE-S. Vår analys visar hur förändringar i monomerkoncentrationer kan påverka monomeraggregeringen i lösning och de elektriska egenskaperna hos de resulterande ledande polymerfilmerna, vilket är avgörande för den potentiella utvecklingen av neuromorfiska enheter och andra bioelektroniska applikationer. Dessutom undersökte vi den elektriskt drivna sampolymerisationen av de vattenlösliga tritiofenmonomererna med två distinkta sidokedjor, inklusive ETE-S och ETE-PC. Denna studie visade att startpotentialen för elektropolymeriseringsprocessen och tröskelspänningen för de resulterande OECT-enheterna kan påverkas genom att reglera monomerblandningsförhållandena, vilket förbättrar funktionaliteten hos OECT för bioelektroniska applikationer. Vidare användes enzymatisk polyme