作者:张楠 来源:中国科学报 发布时间:2024/3/29 9:34:40
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《科学》:一种更加生物友好的压电材料

 

3月29日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所柔性磁电功能材料与器件团队应邀,在《科学》期刊发表题为《一种更加生物友好的压电材料》的评述文章。

压电材料作为一类重要的功能材料,可以将机械能和电能相互转换,在生物力传感、体内设备自供电和药物超声传递等可植入生物医学领域应用广泛。

理想的可植入压电材料需要具备生物友好、可生物降解和高压电响应等特点,文章第一作者王林萍告诉《中国科学报》:“随着科技的不断发展,柔性电子器件逐渐成为未来科技的主流趋势。在这样的背景下,如果能将兼具上述特点的压电材料进行弹性化,制备成可植入器件后,可以更好地适应人体的形态和运动,紧密地贴合在生物组织表面,减少人体不适感,提高医疗数据的准确性和稳定性。”

科研人员一直在寻找这样的可植入材料。

传统的压电材料,比如锆钛酸铅(PZT),虽然具有较大的压电响应,但是不可生物降解,无法满足医疗领域的需求。

与此同时,一些可生物降解的压电材料,如氨基酸、胶原蛋白和甲壳素等材料,具有较好的生物兼容性,但是压电响应较弱。

该文通过介绍东南大学张含悦副研究员、南京大学顾宁院士和南昌大学熊仁根院士合作发表的最新研究论文,剖析了一种具有高压电响应的可生物降解的分子铁电体及其在生物医学领域中的潜在应用。

他们通过引入铁电化学设计策略,报道了一种无需极化处理就表现出较高压电应变系数和压电电压系数的分子铁电晶体HFPD,将该分子铁电晶体与聚乙烯醇(PVA)复合,所制备的柔性薄膜不仅具有较佳的生物相容性和可生物降解性,而且表现出较高的压电性。

“具有如此优异特性的分子铁电晶体,有望在药物输送、自供电能量收集和组织再生等领域发挥重要作用。”王林萍和评述文章的通讯作者李润伟等人,还重点评述并展望了通过铁电化学设计策略,制备分子铁电晶体的生物降解性、压电性及其柔性电子领域的应用。

“可以预见,未来随着这种压电材料的弹性化技术的不断突破和应用,生物医学领域将迎来一场全新的革命,各种创新的医疗设备将为患者提供更加舒适、个性化的治疗体验,推动医疗保健行业朝着更加智能化、人性化的方向发展。”王林萍表示。

李润伟带领的这支团队去年曾在《科学》发文,通过创新性的“微交联法”制备的弹性铁电材料,像橡皮筋一样有弹性,在拉伸到原来长度的1.5倍乃至2倍以上时依旧保持稳定的铁电性,被审稿人认为是开辟了全新的“弹性铁电”学科方向。

 

相关论文信息:http://doi.org/10.1126/science.ado5706

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adh2509

 

 
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