新的自组装方法从微观结构中创造出生物电子学

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新的自组装方法从微观结构中创造出生物电子学

将柔软的,具有延展性的活细胞与坚硬的,不灵活的电子设备整合在一起可能是一项艰巨的任务。芝加哥大学的研究人员已经开发出一种新方法来应对这一挑战,它利用微观结构来构建生物电子学,而不是自上而下地创建生物电子学,从而创造出高度可定制的产品。

研究人员对创建可以与生物组织无缝连接的电子设备非常感兴趣;这些可以用作研究细胞和组织如何工作的工具,也可以用作医疗设备,例如用于治疗帕金森氏病或心脏问题的组织刺激。

通常,此类生物电子学是通过“自上而下”的方法创建的,其中电子学已经组装在一起,并变得更小以适合生物系统。但是在发表于《自然纳米技术》的新研究中。田伯之教授及其团队使用不同的方法。研究人员采用了一种“自下而上”的方法,其中称为胶束的小构建块汇聚在一起,形成了基于碳的生物电子学。

胶束是由于与水的相互作用而可以形成球形结构的分子的集合。这些独特的结构在许多重要的生物和化学过程中起着不可或缺的作用,例如去污剂如何去除油脂或人体如何处理某些脂肪。

小胶束聚集在一起,形成非常薄的纳米多孔片,上面覆盖着非常小的孔,从而提供了更大的灵活性。这些孔增加了表面积,允许更多的接触和更好的界面。孔还改善了生物电子器件的柔韧性,这是重要的,因为生物电子需要能够很好地与柔软的生物膜配合。要理解这一点,请想象一块带有许多气孔的蛋糕与可口的布朗尼的可塑性。

“这是第一篇使用胶束驱动的微观自组装技术用于生物电子学的研究论文,”化学研究生,论文的第一作者之一亚历山大·普罗明斯基(Aleksander Prominski)说。“它还建议我们应该从其他领域(例如储能)中寻找更多原理来构建生物界面。”

这种方法的另一个优点是构建设备的多功能性。创建生物电子学就像交换构建模块一样简单。

普利兹克大学分子工程学院的研究生,论文的第一作者之一,孟玲媛说:“我们的多孔碳膜能够进行生物物理传感和刺激。” “这项技术还可以找到临床应用来解决诸如癫痫病或帕金森氏病等疾病。”


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