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《科學(xué)》：一種更加生物友好的壓電材料
3月29日，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所柔性磁電功能材料與器件團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)邀，在《科學(xué)》期刊發(fā)表題為《一種更加生物友好的壓電材料》的評(píng)述文章。
壓電材料作為一類重要的功能材料，可以將機(jī)械能和電能相互轉(zhuǎn)換，在生物力傳感、體內(nèi)設(shè)備自供電和藥物超聲傳遞等可植入生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
理想的可植入壓電材料需要具備生物友好、可生物降解和高壓電響應(yīng)等特點(diǎn)，文章第一作者王林萍告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：“隨著科技的不斷發(fā)展，柔性電子器件逐漸成為未來(lái)科技的主流趨勢(shì)。在這樣的背景下，如果能將兼具上述特點(diǎn)的壓電材料進(jìn)行彈性化，制備成可植入器件后，可以更好地適應(yīng)人體的形態(tài)和運(yùn)動(dòng)，緊密地貼合在生物組織表面，減少人體不適感，提高醫(yī)療數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性?！?/span>
科研人員一直在尋找這樣的可植入材料。
傳統(tǒng)的壓電材料，比如鋯鈦酸鉛（PZT），雖然具有較大的壓電響應(yīng)，但是不可生物降解，無(wú)法滿足醫(yī)療領(lǐng)域的需求。
與此同時(shí)，一些可生物降解的壓電材料，如氨基酸、膠原蛋白和甲殼素等材料，具有較好的生物兼容性，但是壓電響應(yīng)較弱。
該文通過(guò)介紹東南大學(xué)張含悅副研究員、南京大學(xué)顧寧院士和南昌大學(xué)熊仁根院士合作發(fā)表的最新研究論文，剖析了一種具有高壓電響應(yīng)的可生物降解的分子鐵電體及其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的潛在應(yīng)用。
他們通過(guò)引入鐵電化學(xué)設(shè)計(jì)策略，報(bào)道了一種無(wú)需極化處理就表現(xiàn)出較高壓電應(yīng)變系數(shù)和壓電電壓系數(shù)的分子鐵電晶體HFPD，將該分子鐵電晶體與聚乙烯醇（PVA）復(fù)合，所制備的柔性薄膜不僅具有較佳的生物相容性和可生物降解性，而且表現(xiàn)出較高的壓電性。
“具有如此優(yōu)異特性的分子鐵電晶體，有望在藥物輸送、自供電能量收集和組織再生等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。”王林萍和評(píng)述文章的通訊作者李潤(rùn)偉等人，還重點(diǎn)評(píng)述并展望了通過(guò)鐵電化學(xué)設(shè)計(jì)策略，制備分子鐵電晶體的生物降解性、壓電性及其柔性電子領(lǐng)域的應(yīng)用。
“可以預(yù)見(jiàn)，未來(lái)隨著這種壓電材料的彈性化技術(shù)的不斷突破和應(yīng)用，生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)⒂瓉?lái)一場(chǎng)全新的革命，各種創(chuàng)新的醫(yī)療設(shè)備將為患者提供更加舒適、個(gè)性化的治療體驗(yàn)，推動(dòng)醫(yī)療保健行業(yè)朝著更加智能化、人性化的方向發(fā)展?！蓖趿制急硎尽?/span>
李潤(rùn)偉帶領(lǐng)的這支團(tuán)隊(duì)去年曾在《科學(xué)》發(fā)文，通過(guò)創(chuàng)新性的“微交聯(lián)法”制備的彈性鐵電材料，像橡皮筋一樣有彈性，在拉伸到原來(lái)長(zhǎng)度的1.5倍乃至2倍以上時(shí)依舊保持穩(wěn)定的鐵電性，被審稿人認(rèn)為是開(kāi)辟了全新的“彈性鐵電”學(xué)科方向。
相關(guān)論文信息：http://doi.org/10.1126/science.ado5706
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adh2509
