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美國西北大學(xué)的研究人員將一種叫做肽的氨基酸短鏈與聚合物塑料片段結(jié)合在一起，創(chuàng)造出了一種新型材料。這種“導(dǎo)電塑料”（Electric plastic）可以儲(chǔ)存能量或記錄信息，為自供電的可穿戴設(shè)備、實(shí)時(shí)神經(jīng)接口以及比現(xiàn)有技術(shù)更好融合于身體的醫(yī)療植入物打開了大門。該研究本月發(fā)表在《自然》（Nature）雜志上。 大多數(shù)電子材料都是剛性的或含有有毒金屬，這使得設(shè)計(jì)符合人體或可嵌入組織的設(shè)備變得困難�？捎糜陔娮釉O(shè)備的軟體塑料之一是名為聚偏氟乙烯（PVDF）的聚合物，于20世紀(jì)40年代被發(fā)現(xiàn)。它具有極性結(jié)構(gòu)，當(dāng)受到外部電壓刺激時(shí)會(huì)改變方向——這在化學(xué)上相當(dāng)于翻轉(zhuǎn)一個(gè)電子比特。然而，PVDF的這些性質(zhì)并不穩(wěn)定，在更高的溫度下會(huì)消失。這種塑料還需要高電壓來轉(zhuǎn)換極性，這使得它的操作更加耗能。 研究人員將多肽與小的PVDF片段連接起來，這些片段自然地組裝成長(zhǎng)而靈活的帶狀。這些分子進(jìn)一步結(jié)合成束，排列成一種電活性材料。 這種新材料克服了PVDF的局限性。與其他導(dǎo)電材料相比，它只需要100倍的電壓來切換極化，使其成為低功耗應(yīng)用的理想選擇。它能在110°C的溫度下保持導(dǎo)電性能，比其它PVDF材料高約40°C。 這種新材料可以通過電開關(guān)調(diào)節(jié)每個(gè)條帶的極性來存儲(chǔ)能量或信息。由于每條條帶末端的肽可以連接到神經(jīng)元或其他細(xì)胞上的蛋白質(zhì)，這些分子可以記錄來自大腦、心臟或其他器官的信號(hào)，或者電刺激它們。研究人員稱，通過使用低功率技術(shù)，如超聲波來給分子“充電”，這種材料可以用來刺激神經(jīng)元，作為慢性癱瘓的治療方法。 此外，研究人員指出PVDF具有生物相容性，使得這種材料有望成為軟植入物的候選材料，并可從體外進(jìn)行無線控制。 《科學(xué)》網(wǎng)站（www.science.org） |
