80电影天堂网,少妇高潮一区二区三区99,jαpαnesehd熟女熟妇伦,无码人妻精品一区二区蜜桃网站

  開發(fā)兼具生物相容性、可降解性、且降解產(chǎn)物安全無害的植入器件對人體健康監(jiān)測及疾病治療具有重要意義。目前，研究者們開發(fā)了生物可降解型摩擦納米發(fā)電機（TENG）、電容器、傳感器等電子器件，但這些器件植入體內(nèi)后，大多仍需導線實現(xiàn)信號的傳輸。然而，與器件連接的導線多為傳統(tǒng)的不可降解的金屬材料，致使器件尚未達到完全降解。因而，基于可再生的天然聚合物開發(fā)可降解型導線具有重要的應(yīng)用價值。

  為了在真正意義上實現(xiàn)包括導線在內(nèi)的植入器件的全降解，近日東華大學纖維材料改性國家重點實驗室張耀鵬、范蘇娜團隊基于之前開發(fā)的絲素納米帶（SNR）（Nano Energy, 2020, 74, 104837），摻雜少量魔芋（KGM），制備了全生物基的復合膜（SKCF），并將其作為基底材料，Cr/Au為導電層，構(gòu)筑了生物可吸收型導線（SKCF-Au導線）。該生物基導線不僅質(zhì)輕、柔韌，而且具有優(yōu)異的生物相容性、可降解性，可實現(xiàn)對摩擦納米發(fā)電機信號的高效傳輸，有望應(yīng)用于柔性可穿戴電子和植入型生物電子器件領(lǐng)域。國際著名期刊《Journal of Materials Chemistry A》以全文形式報道了該重要成果（Natural Polymer-Based Bioabsorbable Conducting Wires for Implantable Bioelectronic Devices）。論文第一作者為博士生牛欠欠，共同通訊作者為范蘇娜博士。

圖1 應(yīng)用于植入型電子器件的天然聚合物基可吸收型導線

  本工作中，首先研究了不同SNR和KGM配比的SKCF的結(jié)構(gòu)、形貌和性能。KGM的添加主要是為了解決濕態(tài)下SNR膜（SNRF）的斷裂伸長率低的問題。經(jīng)過對SKCFs在干態(tài)和濕態(tài)下進行力學性能測試，研究者發(fā)現(xiàn)當SNR和KGM的配比為8:2（S8K2）時，濕態(tài)斷裂能達到最高（0.6 MJ/m³），此時的濕態(tài)斷裂強度為0.95 MPa，斷裂伸長率約為92%。添加少量的KGM除了提高了復合膜的斷裂伸長率，還提升了SKCF的透光率，但略微降低了其親水性和表面粗糙度，對其FTIR和WAXD峰位影響較小（圖2）。

圖2 SKCF的結(jié)構(gòu)、形貌和性能。不同配比的SKCFs的（a）FTIR圖和（b）WAXD譜圖；（c）厚度約為23 μm的SKCFs的紫外透光率圖；SKCFs的（d）接觸角和（e）AFM表面形貌圖；不同配比的SKCFs在（f）干態(tài)和（g）濕態(tài)的應(yīng)力-應(yīng)變圖；（h）不同配比的SKCFs在濕態(tài)下的斷裂能。

  在SKCF（S8K2）表面蒸鍍導電層Cr/Au（10/140nm），制得SKCF-Au導線。該導線質(zhì)輕，密度約為1.6 g/cm³；基底和導電層厚度分別僅為39 μm和150 nm；且具有較好的柔韌性（圖3a）。SKCF-Au導線的在干態(tài)和濕態(tài)下的強度分別為55.8 MPa和1.5 MPa（圖3b，c）。導電層的蒸鍍有助于提升斷裂強度，但斷裂伸長率有輕微降低。通過在SKCF-Au膜上培養(yǎng)細胞證明了其優(yōu)異的生物相容性（圖3d，e）。SKCF-Au導線與帶有導電層的摩擦層可以較好地連接，形成通路（圖3f，g），且在液態(tài)環(huán)境中的阻抗值較低，導電層穩(wěn)定不易脫落。

圖3 SKCF-Au導線的性能評估。（a）卷曲的SKCF-Au導線圖片；SKCF-Au線的（b）干態(tài)和（c）濕態(tài)力學性能；（d）L929細胞在SKCF-Au上培養(yǎng)2、4、6 d的細胞增殖能力；（e）L929細胞在SKCF-Au上培養(yǎng)3 d的熒光染色圖；SKCF-Au導線與蒸鍍有Mg的SNRF相連接的（f）圖片和（g）電阻；SKCF-Au膜在PBS中浸泡不同時間后的（h）表面方阻和（j）阻抗；（i）阻抗測試示意圖；（k）SKCF-Au和Cu膜在PBS中浸泡不同天數(shù)的阻抗對比。（h）為干燥后測試。

  為了驗證導線對器件電信號的傳輸效率，研究者將SKCF-Au導線與SNRF/再生絲素蛋白膜（RSFF）TENG相連接，集成了全降解型器件（圖4a），并與通過傳統(tǒng)金屬導線連接的相同TENG的輸出性能進行對比（圖4b，c）。結(jié)果表明，SKCF-Au線與TENG連接時，最高輸出電壓為79.3 V，輸出能量密度（PD）為314.3 mW/m²，分別是連接傳統(tǒng)金屬導線的TENG輸出性能的1.7-2.2倍和2.8-4.7倍（圖4d）。這一優(yōu)異的傳輸效率得益于SKCF-Au導線的截面形狀和導電層較大的寬厚比（圖4b，c插圖）。更為重要的是，SKCF-Au導線具有生物可降解性，將其浸泡在37 °C的酶溶液中，28 d后，降解率約45%，證實了其有望應(yīng)用于可植入電子領(lǐng)域，以真正實現(xiàn)器件的全降解。

圖4 集成器件的輸出性能。（a）將SKCF-Au與SNRF/RSFF TENG相連接集成生物可吸收型能量產(chǎn)生裝置的設(shè)計示意圖；（b，c）TENG與四種導線連接時的輸出電壓圖；（d）連接不同導線的TENG的輸出電壓和PD對比圖。

  該工作得到了國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃、上海市優(yōu)秀學術(shù)帶頭人項目、上海市自然科學基金、上海市科學技術(shù)委員會國際合作項目、東華大學研究生創(chuàng)新基金等項目的資助。部分工作完成于上海同步輻射光源BL15U線站。博士生黃翔宇、呂莎莎和姚響副教授為共同作者。

  原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2020/TA/D0TA09701B