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用于生物电子应用的新型、更具生物相容性的材料

2024-02-29 09:21:45  来源:激光网原创    

激光网2月29日消息,生物电子学是生物学和电子学融合的研究领域。例如,在医学中,外部电流用于治疗或监测神经系统疾病,也用于原位监测生物标志物。由导电材料制成的设备用于这些应用。

迄今为止,在能源和生物医学应用中使用最广泛的导电聚合物是掺杂了 PSS 的 PEDOT,称为 PEDOT:PSS。尽管具有特殊的性能,但仍需要开发新的导电材料,以改善其某些局限性,例如生物相容性。

CIC biomaGUNE 的生物分子纳米技术小组进行的一项研究提出了一种使用稳健的工程蛋白掺杂 PEDOT 的机制;结果是一种具有离子和电子电导率的杂化材料,在某些情况下与PEDOT:PSS非常相似。该论文发表在《Small》杂志上。

“这是工程蛋白首次被用作导电聚合物的掺杂剂;迄今为止使用的掺杂剂限制了与细胞或组织的整合,也难以调节,“该小组的首席研究员兼CIC biomaGUNE的科学主任Ikerbasque研究教授Aitziber L. Cortajarena解释说。

Cortajarena指出,由于这些工程蛋白具有生物相容性、可生物降解性和可持续性,并且在细胞机制中提供了有趣的功能,因此这项研究已经成功地“在开发一种新的材料系列方面向前迈出了一步,这些材料更具生物相容性、可持续性,并且由于蛋白质的生物相容性,它们提供了更高程度的生物整合。

她补充说,使用“包含蛋白质的导电材料”的可能性明显改善了导电生物材料与该材料所在的组织或细胞之间的界面和生物整合。他们还成功地优化了可印刷油墨的生成,因此在印刷后仍保持其电活性。

这种新材料系列对于开发生物电子学的新应用或新用途至关重要。“它们将使目前由于可用材料的简单性而无法解决的限制成为可能,”CIC biomaGUNE研究员Antonio Dominguez-Alfaro说。

有人指出,申请的数量与设计这些材料的人的想象力成正比,但也提到了一些潜在的申请。“电极可用于大脑植入物,有助于控制帕金森病引起的震颤或癫痫引起的癫痫发作。它们还可以应用于可穿戴设备中使用的皮肤电极,用于测量心率等生命体征。

更重要的是,这些材料的一大优点是它们可以识别生物分子,例如葡萄糖;他们“将能够对它做出'反应',并通过汗液来测量它,例如,汗液的侵入性比目前的方法要小。最后,这些材料可用于更具生物相容性且易于与人体接触的电池。

这项研究是在 e-Prot 项目的框架内进行的,该项目是 FET Open 2020 计划的一部分,由 Aitziber L. Cortajarena 教授领导。该项目的主要目的是开发一个基于蛋白质及其有效导电能力的生物电子系统技术平台。

因此,从制造基于蛋白质的导电结构和材料开始,所提供的是电子行业中使用的传统技术的替代方案。

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