長三角G60激光聯盟導讀
激光誘導的光熱化學反應能夠分離PEDOT的相:PSS作為軟生物電子器件的基礎技術的應用。
Seung Hwan Ko教授(首爾國立大學)和C-Yoon Kim教授(Konkuk大學)聯合研究小組於美國當地時間6月8日在世界著名的科學雜誌《科學進步》上發表了他們的研究成果。
導電聚合物的激光誘導相分離,PEDOTPSS.
微尺度安全神經電極的開發對於通過讀取大腦特定區域的電信號或對大腦進行電刺激進行醫學治療來確定患有中樞神經系統疾病的患者的狀況至關重要。現有的神經電極主要是用硬質金屬製作的,因此很難附着在軟組織上,而且副作用嚴重。
該研究團隊開發的微電極使用柔軟、生物友好的導電聚合物,可像活組織一樣伸展,在長時間插入體內時安全,並可將免疫反應降至最低。此外,通過高電導率和模式分辨率,它可以精確讀取來自非常小細胞的神經信號。
導電水凝膠圖案的製備及其在生物電子器件中的應用。
研究小組發現了一種相分離現象,即當激光照射到導電聚合物聚(3,4-亞乙基二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸鹽(PEDOT:PSS)時,聚合物的內部結構會發生局部變化。
PEDOT:PSS是一種生物相容性導電聚合物,作為生物電子學的核心材料備受矚目。然而,聚合物內部的相分佈不利於水溶液中的電導率和機械穩定性。為了解決這個問題,已經開發出了以化學處理技術為主導的改變相的相分離工藝。相分離導電聚合物是一種能夠在水溶液中保持電性能和機械性能的導電水凝膠。然而,由於用於相分離的大多數化學品具有高度的細胞毒性,因此在用作生物電子設備之前需要進行解毒處理,並且在低電導率方面存在限制,需要額外的圖案處理。
激光處理的 PEDOT。
研究小組利用激光的光熱化學反應,在沒有有毒添加劑的情況下,誘導了PEDOT:PSS的相分離。將PEDOT:PSS所需區域轉化為導電水凝膠的數字激光圖案化技術能夠製造出能夠保持電氣和機械性能的精細圖案。而PEDOT:PSS的未處理區域溶解在水中。
該技術可以在光刻工藝水平上以更快的速度生成導電水凝膠圖案。它還可以安全地讀取大腦信號和/或應用電刺激,因為它具有軟機械性能和高電化學性能,可以植入活體。
生物電子應用。
這項研究的作者Seung Hwan Ko教授說:「有可能在光刻工藝水平上以大幅降低的成本和時間生產出高分辨率的導電水凝膠圖案。這將有可能促進需要導電聚合物水凝膠的各個研究領域的技術發展。」C-Yoon Kim教授說:「通過激光工藝的高度生物相容性,它將成為大腦-計算機接口的一項新的基礎技術,當長時間植入體內時,可以收集電生理信號,同時保持健康。」
來源:Digital selective transformation and patterning of highly conductive hydrogel bioelectronics by laser-induced phase separation, Science Advances, www.eurekalert.org/news-releases/955438
長三角G60激光聯盟陳長軍原創作品!