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  可拉伸電子是近年來出現(xiàn)的一種具有顛覆性的技術。與傳統(tǒng)電子器件相比，可拉伸的電子器件突破了剛性基底的限制，具有輕質(zhì)、柔軟、可折疊、可延展變形等特點，能夠與皮膚表面共形接觸，在可穿戴健康監(jiān)測、醫(yī)療治療等領域展現(xiàn)出光明的發(fā)展前景。近年來，大量柔性可穿戴電子器件被用于生理信號檢測，以及糖尿病、神經(jīng)痛等慢性疾病治療。針對惡性腫瘤的可穿戴治療的器件則較少，新型材料的快速發(fā)展為變革相關治療方法提供了重要契機。將可拉伸電子技術應用于腫瘤的便攜治療，有望提供一種智能可控的治療方案。

  近日，南京大學現(xiàn)代工程與應用科學學院孔德圣教授團隊和寧興海教授團隊合作，報道了一種可拉伸電子治療貼片用于癌癥術后治療，可以保形貼合在術后傷口上，通過智能手機無線控制進行電熱療與化療的聯(lián)合輔助療法，有效遏制腫瘤復發(fā)，展示了可拉伸電子在穿戴治療領域中的廣闊應用前景。研究成果以“Stretchable and Skin-Attachable Electronic Device for Remotely Controlled Wearable Cancer Therapy”為題發(fā)表于《Advanced Science》上。

【穿戴式可拉伸電子貼片的應用場景】

圖1. 用于術后腫瘤治療的穿戴式可拉伸電子貼片。（A）可拉伸電子貼片與術后傷口連接示意圖，在智能手機遠程命令下按需啟動熱療和化療。（B）不同機械變形的電子貼片。

【可拉伸電阻加熱器的制備及性能】

圖2.（A）液態(tài)金屬導電材料電阻與應變的關系。（B）不同拉伸應變條件下蛇形鏤空結構的液態(tài)金屬微網(wǎng)。（C）不同輸入電壓下的溫度時間曲線。（D）在不同電壓下，加熱器的紅外熱像圖。（E）1.5 V驅(qū)動電壓下，加熱器在開/關120次循環(huán)下的溫度響應曲線。（F）1.5 V驅(qū)動電壓下，液態(tài)金屬導電材料飽和溫度與應變的關系。

【順應性復合纖維織物的制備及性能】

圖3.（A）順應性復合纖維織物的制備示意圖。（B）復合纖維織物初始狀態(tài)（上）和熱處理后的微觀形貌（下）。（C）負載藥物模型RhB的復合纖維織物在不同應變下的光學圖片。（D）復合纖維織物初始狀態(tài)和熱處理后的應力應變曲線。（E）復合纖維織物的多次DSC掃描曲線。（F）在不同溫度下復合纖維織物中DOX的釋放量。（G）復合纖維織物脈沖式熱響應所對應的藥物釋放曲線。（H）在不同應變下，復合纖維織物中DOX的累積釋放量。（I）不同處理條件下，腫瘤細胞的存活率。

圖4.（A）可拉伸電子貼片逐層結構示意圖。（B）不同應變下電子貼片的光學照片。（C）集成系統(tǒng)的光學照片（上）和工作原理（下）。（D）不同驅(qū)動模式下，電子貼片溫度和功率的關系。（E）不同應變下電子貼片工作時的紅外熱像圖。（F）集成系統(tǒng)穿戴在小鼠身上。（G）集成系統(tǒng)穿戴在人體前臂。

【體內(nèi)腫瘤治療效果】

圖5.（A）不同治療組小鼠的腫瘤生長曲線。（B）治療結束后，離體腫瘤的光學照片。（C）離體腫瘤組織的病理學分析。

  原文鏈接：Xiaohui Ma, Xiaotong Wu, Shitai Cao, Yinfeng Zhao, Yong Lin, Yurui Xu*, Xinghai Ning*, and Desheng Kong*, Stretchable and Skin-Attachable Electronic Device for Remotely Controlled Wearable Cancer Therapy, Advanced Science, 2023, 2205343

  https://doi.org/10.1002/advs.202205343

作者介紹

  孔德圣，教授、博士生導師。博士畢業(yè)于美國斯坦福大學材料系，并在斯坦福大學化工系完成博士后研究。目前就職于南京大學現(xiàn)代工程與應用科學學院材料科學與工程系，入選國家“海外高層次人才”計劃青年項目、江蘇省“雙創(chuàng)人才”，擔任中國材料研究學會青年工作委員會理事。發(fā)表研究論文>80篇，引用次數(shù)>18000次，入選2018-2021年度跨學科領域全球“高被引科學家”名單。

  寧興海，教授、博士生導師、第五批青年入選者。博士畢業(yè)于美國佐治亞大學；2009至2011年間，在佐治亞理工從事博士后研究；2012至2014年間受聘于加州伯克利大學，擔任項目科學家；2014年入選中組部第五批青年；同年加入南京大學現(xiàn)代工程與應用科學學院生物醫(yī)學工程系任教授。長期從事生物醫(yī)學領域研究工作，致力于開展化學、分子生物學、藥學、材料學、和醫(yī)學等多學科交叉領域最前沿和最具挑戰(zhàn)性的研究。通過綜合運用基礎學科理論和工程技術，結合基因和細胞治療的需求，設計功能性生物材料和器件，發(fā)展新的疾病診斷及治療的原理、技術和產(chǎn)品。

  徐郁蕊，博士畢業(yè)于南京大學材料科學與工程專業(yè)，在南京大學現(xiàn)代工程與應用科學學院從事博士后研究，入選江蘇省“卓越博士后計劃”。致力于生物醫(yī)學的轉(zhuǎn)化研究，集中在基礎科研與前沿技術創(chuàng)新并重的轉(zhuǎn)化研究進行深入探索，拓展生物醫(yī)學技術的新發(fā)展。