研究透视:Science-共混聚合物,拓扑超分子网络助力-有机生物电子学
基于柔软和导电有机材料本质上是可拉伸的生物电子器件,是与人体无缝连接和生物相容性集成的理想界面。其具体挑战是,如何将高机械坚固性与良好导电性相结合,特别是当以较小的特征尺寸图案化时。
今日,美国 斯坦福大学鲍哲楠团队Yuanwen Jiang,Zhitao Zhang,Yi-Xuan Wang和Deling Li共同一作,在Science上发文,报道开发了一种基于拓扑超分子网络的分子工程策略,该策略允许从多个分子构件中分离竞争效应,以满足复杂应用要求。在生理环境中,同时获得了高电导率和裂纹起始应变,并具有低至细胞尺度的直接光图案化能力。此外,进一步在柔软且有延展性的章鱼上,收集稳定的肌电图信号,并进行局部神经调节,精确到脑干单核。
Topological supramolecular network enabled high-conductivity, stretchable organic bioelectronics。
拓扑超分子网络使高导电性、可拉伸的有机生物电子学成为可能。
图1.用于多模态和共形生物界面的固有可拉伸有机电子器件。
图2.基于PR的拓扑网络能够同时增强PEDOT:PSS的导电性、可拉伸性和光图案化。
图3.完全交联的拓扑网络可以提供对记录高电导率和可拉伸性的后处理。
图4.柔软且可拉伸的电极阵列,允许对可变形组织进行稳定的电生理监测。
制造软电子的方法,可以包括将刚性物体放置在软衬底上,或者寻找提高固有软材料的导电性和机械强度等方法。该项研究考虑将聚轮烷polyrotaxanes,系统地引入到由导电聚合物聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)制成的软导电膜。聚轮烷由聚乙二醇polyethylene glycol(PEG)主链和使用PEG-甲基丙烯酸酯侧链连接的环糊精组成。环糊精cyclodextrins,可以沿着链来回滑动,从而防止PEG结晶,并提供更好拉伸性。共混聚合物blended polymers,可以被光图案化到2微米特征尺寸,并表现出增强导电性,使其适用于表面安装和植入生物电子设备。