这种具有柔性和生物相容性的分子可邻接神经元以记载信息。
本报讯一款像智高腕表相似监测步数和心跳的手环,一件通过内置空调让你保握清冷的衣服,一种比贫苦的起搏器更有助于腹黑康复的柔嫩植入物……通过将被称为肽的氨基酸短链与团员物塑料片断计议,扣问东说念主员创造出一种新式电活性材料。
近日,一项发表于《当然》的扣问报说念了这种“电塑料”。它不错存储能量或记载信息,从而为自动充电的可衣着开辟、及时神经接口以及比现存本事更好地与形体和会的医疗植入物研制翻开了大门。
大多半电子材料齐是刚性的,能够含有有毒金属,这使得谋划稳健东说念主体或可镶嵌组织的开辟变得很长途。一种名为聚偏二氟乙烯(PVDF)的团员物是可用于电子开辟的几种软塑料之一。它于20世纪40年代被发现,具有极性结构,在受到外部电压刺激时会调动我方的地点——在化学上,这相配于翻转了电子位。关联词,这些“铁电”性质并不安稳,在较高温度下会隐藏。此外,这种塑料需要高电压来切换极性,使得操作愈加耗能。
在这项扣问中,好意思国西北大学材料科学家SamuelStupp和共事以为他们不错改善PVDF的性能。该团队将肽与小的PVDF片断邻接起来,后者不错当然拼装成长而柔嫩的带状物。然后,这些分子计议成束,摆列成一种电活性材料。“值得谨防的是,自拼装经过是由加水触发的。”Stupp说。
这种新材料冲突了PVDF的局限性。与其他铁电材料比较,它切换所需的电压仅为1/100,成为低功耗愚弄的理思采纳。而况这种材料在110摄氏度的温度下仍能保握铁电性能,比其他PVDF材料高出约40摄氏度。
科学家还发现,软件开发费用新材料通过电切换每个条带的极性来存储能量或信息。由于每个条带结尾的肽不错邻接神经元或其他细胞的卵白质,从而使这些分子不错记载来繁华脑、腹黑或其他器官的信号,能够对它们进行电刺激。Stupp说,使用超声波等低功率本事对分子进行“充电”后,这种材料可用来刺激神经元,以治愈慢性瘫痪。
论文作家之一、西北大学电力工程师杨洋(音)指出,PVDF具有生物相容性,使其成为不错从体外无线死心的软植入物候选材料。
尽管PVDF无毒,但一些扣问东说念主员对它的恒久环境影响握严慎作风。含氟化合物在环境中可存在数百年,而这是欧洲建议绝交PVDF的原因之一。
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未参与该扣问的好意思国明尼苏达大学双城分校的环境工程师WilliamArnold示意,微生物可能将PVDF片断领会成三氟乙酸,这是一种最近受到柔柔的浑浊物。他补充说,为了制备新材料,Stupp团队使用了一种全氟和多氟烷基物资分子,这是另一种与环境和东说念主类健康问题关连的长效含氟化合物。
到现在为止,Stupp团队只对分子进行了小界限评估。未参与这项扣问的好意思国北卡罗来纳大学教堂山分校的化学家FrankLeibfarth说,扩大界限需要将水悬浮结构千里积在开辟上,而不调动它们。不外,“与其他有机团员物比较,这一迥殊罢了了很多有招引力的特质”。
尽管靠近挑战,Stupp仍然笃信肽和PVDF的计议是获胜的诀要。“这篇论文的认识比偏氟乙烯迢遥得多,而况还有其他不含氟的可能性。”他但愿这种材料代表了一个异日的开动。
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