Bioresorbable silicon electronics technology offers unprecedented opportunities to deploy advanced implantable monitoring systems that eliminate risks, cost and discomfort associated with surgical extraction. Applications include postoperative monitoring and transient physiologic recording after percutaneous or minimally invasive placement of vascular, cardiac, orthopaedic, neural or other devices. We present an embodiment of these materials in both passive and actively addressed arrays of bioresorbable silicon electrodes with multiplexing capabilities, which record in vivo electrophysiological signals from the cortical surface and the subgaleal space. The devices detect normal physiologic and epileptiform activity, both in acute and chronic recordings. Comparative studies show sensor performance comparable to standard clinical systems and reduced tissue reactivity relative to conventional clinical electrocorticography (ECoG) electrodes. This technology offers general applicability in neural interfaces, with additional potential utility in treatment of disorders where transient monitoring and modulation of physiologic function, implant integrity and tissue recovery or regeneration are required. Arrays of bioresorbable, highly doped silicon electrodes with multiplexing capabilities are used as electrocorticography sensors to perform in vivo, reliable acute and chronic recordings for up to one month before dissolving in the body.

Here we demonstrate materials and operating conditions that allow for high-resolution printing of layers of quantum dots (QDs) with precise control over thickness and submicron lateral resolution and capabilities for use as active layers of QD light-emitting diodes (LEDs). The shapes and thicknesses of the QD patterns exhibit systematic dependence on the dimensions of the printing nozzle and the ink composition in ways that allow nearly arbitrary, systematic control when exploited in a fully automated printing tool. Homogeneous arrays of patterns of QDs serve as the basis for corresponding arrays of QD LEDs that exhibit excellent performance. Sequential printing of different types of QDs in a multilayer stack or in an interdigitated geometry provides strategies for continuous tuning of the effective, overall emission wavelengths of the resulting QD LEDs. This strategy is useful to efficient, additive use of QDs for wide ranging types of electronic and optoelectronic devices.

Low modulus, compliant systems of sensors, circuits and radios designed to intimately interface with the soft tissues of the human body are of growing interest, due to their emerging applications in continuous, clinical-quality health monitors and advanced, bioelectronic therapeutics. Although recent research establishes various materials and mechanics concepts for such technologies, all existing approaches involve simple, two-dimensional (2D) layouts in the constituent micro-components and interconnects. Here we introduce concepts in three-dimensional (3D) architectures that bypass important engineering constraints and performance limitations set by traditional, 2D designs. Specifically, open-mesh, 3D interconnect networks of helical microcoils formed by deterministic compressive buckling establish the basis for systems that can offer exceptional low modulus, elastic mechanics, in compact geometries, with active components and sophisticated levels of functionality. Coupled mechanical and electrical design approaches enable layout optimization, assembly processes and encapsulation schemes to yield 3D configurations that satisfy requirements in demanding, complex systems, such as wireless, skin-compatible electronic sensors.

Phase-change random access memory (PRAM) is considered as one of the most promising candidates for future memories because of its good scalability and cost-effectiveness [1]. Besides implementations with standard interfaces like NOR flash or LPDDR2-NVM, application-oriented approaches using PRAM as main-memory or storage-class memory have been researched [2-3]. These studies suggest that noticeable merits can be achieved by using PRAM in improving power consumption, system cost, etc. However, relatively low chip density and insufficient write bandwidth of PRAMs are obstacles to better system performance. In this paper, we present an 8Gb PRAM with 40MB/s write bandwidth featuring 8Mb sub-array core architecture with 20nm diode-switched PRAM cells [4]. When an external high voltage is applied, the write bandwidth can be extended as high as 133MB/s.

Huntington's disease (HD) is a neurodegenerative disorder previously thought to be of primary neuronal origin, despite ubiquitous expression of mutant huntingtin (mHtt). We tested the hypothesis that mHtt expressed in astrocytes may contribute to the pathogenesis of HD. To better understand the contribution of astrocytes in HD in vivo , we developed a novel mouse model using lentiviral vectors that results in selective expression of mHtt into striatal astrocytes. Astrocytes expressing mHtt developed a progressive phenotype of reactive astrocytes that was characterized by a marked decreased expression of both glutamate transporters, GLAST and GLT-1, and of glutamate uptake. These effects were associated with neuronal dysfunction, as observed by a reduction in DARPP-32 and NR2B expression. Parallel studies in brain samples from HD subjects revealed early glial fibrillary acidic protein expression in striatal astrocytes from Grade 0 HD cases. Astrogliosis was associated with morphological changes that increased with severity of disease, from Grades 0 through 4 and was more prominent in the putamen. Combined immunofluorescence showed co-localization of mHtt in astrocytes in all striatal HD specimens, inclusive of Grade 0 HD. Consistent with the findings from experimental mice, there was a significant grade-dependent decrease in striatal GLT-1 expression from HD subjects. These findings suggest that the presence of mHtt in astrocytes alters glial glutamate transport capacity early in the disease process and may contribute to HD pathogenesis.

Multifunctional displays As we head toward the “Internet of things” in which everything is integrated and connected, we need to develop the multifunctional technology that will make this happen. Oh et al. developed a quantum dot-based device that can harvest and generate light and process information. Their design is based on a double-heterojunction nanorod structure that, when appropriately biased, can function as a light-emitting diode or a photodetector. Such a dual-function device should contribute to the development of intelligent displays for networks of autonomous sensors. Science , this issue p. 616