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3D打印無金屬柔性膠狀電極問世
發布時間:2023-06-20     作者:     文章來源:科技日報     瀏覽量:448   分享到:

據最新一期《自然·材料》雜志報道,美國麻省理工學院領導的國際團隊開發出一種不含金屬的、類似果凍的材料,它像生物組織一樣柔軟和堅韌,同時可像傳統金屬一樣導電。這種材料可制成打印墨水,有朝一日或成為功能性凝膠基電極,且具有生物組織的外觀和手感。

3D打印無金屬柔性膠狀電極問世

研究人員開發了一種不含金屬的果凍狀材料,它像生物組織一樣柔軟而堅韌,同時可以像傳統金屬一樣導電。(圖片來源:美國麻省理工學院)

研究人員表示,膠狀電極有可能取代金屬來刺激神經,并與心臟、大腦和身體其他器官連接。

研究人員希望導電聚合物和水凝膠的結合將產生一種靈活的、生物相容的和導電的凝膠。但到目前為止制造的材料要么太脆弱,要么電氣性能很差。為了分別保持導電聚合物和水凝膠的電氣和機械強度,這兩種成分應該以一種略有排斥的方式混合,這種狀態被稱為相分離。在這種略微分離的狀態下,每種成分都可將各自的聚合物連接起來,形成細長的微觀鏈,同時也可以作為一個整體混合。

研究人員將其稱為具有電氣和機械性能的“意大利面”。其中“電氣意大利面”是一種導電聚合物,可通過材料傳遞電流;而“機械意大利面”就是水凝膠,可傳遞機械力,而且由于它也是連續的,所以很堅韌有彈性。

研究人員調整了配方,將“意大利面”煮成墨水,通過3D打印機輸入,并打印到純水凝膠薄膜上,圖案類似于傳統的金屬電極。

研究人員將打印的果凍狀電極植入大鼠的心臟、坐骨神經和脊髓。在動物身上測試了長達兩個月后這些設備始終保持穩定,幾乎沒有導致周圍組織產生炎癥或疤痕。電極還能夠將來自心臟的電脈沖傳遞給外部監測器,并將微小脈沖傳遞到坐骨神經和脊髓,進而刺激相關肌肉和四肢的運動。

研究人員設想,未來這種新材料能應用于心臟手術患者的恢復,可用作器官和長期植入物(包括起搏器和深部腦刺激器)之間的軟電子接口。

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