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科學家研發出水驅動的形狀自適應柔軟可拉伸電極
文章來源:新能源網     更新時間:2024-01-03 15:23:03
硬質電路中的不同電子設備的連接通常是一項簡單的任務。這是由于它們擁有成對的標準接口,形狀和尺寸匹配。然而,柔軟可拉伸電子器件作為新興的主要用于生物界面接口的電子設備,其器件間集成方法仍需探索,且器件與生物組織的接口無法標準化。由于生物組織柔軟、形狀和尺寸多樣,缺乏能夠實現柔軟生物組織與復雜電子界面標準化快速集成的手段。 

  近日,中國科學院深圳先進技術研究院深圳先進集成技術研究所神經工程中心李光林/劉志遠研究團隊,聯合新加坡南洋理工大學、南京醫科大學,在《自然》(Nature)上,發表了題為Water-responsive supercontractile polymer films for bioelectronic interfaces的研究文章。該團隊研發出一種能夠快速大幅度收縮的柔軟薄膜,并探討了該薄膜在簡化和加速植入程序領域的應用。這一創新設計為實現生物和電子設備之間的無縫集成提供了新的可能性。 

  該研究從蜘蛛絲中汲取靈感,基于聚環氧乙烷和聚乙二醇-α-環糊精(PEG-α-CD)包合物,研發出一種水響應性超收縮聚合物薄膜(WRAP薄膜)。該薄膜在室溫條件下干燥、柔韌且穩定,潤濕后能快速且大幅度地收縮,轉變為柔軟可拉伸的水凝膠薄膜。這種超收縮歸因于薄膜分子鏈取向和帶微孔的多級結構。同時,該薄膜干燥且柔韌的特性有助于電子集成過程。 

  基于這種薄膜構筑的形狀自適應電極陣列(WRAP電極)簡化了植入過程,在潤濕后可保形地包裹不同尺寸的神經、肌肉和心臟,并應用于體內神經刺激和電生理信號記錄。研究表明,這種新型水響應材料在塑造下一代生物組織電子界面以及拓寬形狀自適應材料的生物醫學應用方面具有潛在的重要作用。 

  新加坡南洋理工大學、新加坡高性能計算中心、深圳先進院、南京醫科大學、東南大學、新加坡A-Star、南京醫科大學眼科醫院為論文的共同通訊單位。研究工作得到中國科學院人機智能協同系統重點實驗室和國家自然科學基金國家重大科研儀器研制項目等的支持。


水控柔軟電極在曲面上自動貼敷


用于生物組織接口界面的水響應超收縮聚合物膜

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