长三角G60激光联盟导读
激光诱导的光热化学反应能够分离PEDOT的相:PSS作为软生物电子器件的基础技术的应用。
Seung Hwan Ko教授(首尔国立大学)和C-Yoon Kim教授(Konkuk大学)联合研究小组于美国当地时间6月8日在世界著名的科学杂志《科学进步》上发表了他们的研究成果。
导电聚合物的激光诱导相分离,PEDOTPSS.
微尺度安全神经电极的开发对于通过读取大脑特定区域的电信号或对大脑进行电刺激进行医学治疗来确定患有中枢神经系统疾病的患者的状况至关重要。现有的神经电极主要是用硬质金属制作的,因此很难附着在软组织上,而且副作用严重。
该研究团队开发的微电极使用柔软、生物友好的导电聚合物,可像活组织一样伸展,在长时间插入体内时安全,并可将免疫反应降至最低。此外,通过高电导率和模式分辨率,它可以精确读取来自非常小细胞的神经信号。
导电水凝胶图案的制备及其在生物电子器件中的应用。
研究小组发现了一种相分离现象,即当激光照射到导电聚合物聚(3,4-亚乙基二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)时,聚合物的内部结构会发生局部变化。
PEDOT:PSS是一种生物相容性导电聚合物,作为生物电子学的核心材料备受瞩目。然而,聚合物内部的相分布不利于水溶液中的电导率和机械稳定性。为了解决这个问题,已经开发出了以化学处理技术为主导的改变相的相分离工艺。相分离导电聚合物是一种能够在水溶液中保持电性能和机械性能的导电水凝胶。然而,由于用于相分离的大多数化学品具有高度的细胞毒性,因此在用作生物电子设备之前需要进行解毒处理,并且在低电导率方面存在限制,需要额外的图案处理。
激光处理的 PEDOT。
研究小组利用激光的光热化学反应,在没有有毒添加剂的情况下,诱导了PEDOT:PSS的相分离。将PEDOT:PSS所需区域转化为导电水凝胶的数字激光图案化技术能够制造出能够保持电气和机械性能的精细图案。而PEDOT:PSS的未处理区域溶解在水中。
该技术可以在光刻工艺水平上以更快的速度生成导电水凝胶图案。它还可以安全地读取大脑信号和/或应用电刺激,因为它具有软机械性能和高电化学性能,可以植入活体。
生物电子应用。
这项研究的作者Seung Hwan Ko教授说:“有可能在光刻工艺水平上以大幅降低的成本和时间生产出高分辨率的导电水凝胶图案。这将有可能促进需要导电聚合物水凝胶的各个研究领域的技术发展。”C-Yoon Kim教授说:“通过激光工艺的高度生物相容性,它将成为大脑-计算机接口的一项新的基础技术,当长时间植入体内时,可以收集电生理信号,同时保持健康。”
来源:Digital selective transformation and patterning of highly conductive hydrogel bioelectronics by laser-induced phase separation, Science Advances, www.eurekalert.org/news-releases/955438
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