Forskere udvikler en polymerfilm inspireret af edderkoppesilke til at forbinde biologiske væv med elektroniske enheder

Et team af materialeforskere tilknyttet flere institutioner i Singapore og Kina har udviklet en edderkoppesilke-inspireret polymerfilm, der kan bruges til at forbinde biologiske væv med en elektronisk enhed. Deres resultater er rapporteret i tidsskriftet Nature . Redaktionen på Nature har udgivet en Research Briefing, der skitserer arbejdet i samme nummer.

Forskere har arbejdet på at udvikle et materiale til at forbinde biologisk væv med en elektronisk enhed i temmelig lang tid - et sådant materiale ville give mulighed for medicinske implantater, der ikke ville blive afvist, for eksempel, eller forbindelser af protetiske lemmer eller anordninger til at kontrollere organer, som f.eks. som hjertestartere. De fleste af sådanne bestræbelser er dog kommet til kort på grund af problemer med stivhed og immunrespons eller indførelsen af ​​andre sikkerhedsproblemer.

En lovende forskningsvej har involveret studiet af bløde, tynde film, der kunne påføres et organ, såsom hjertet, der ville krympe-indpakning ved påføring - svarende til den måde, plast bruges til at krympe-indpakning forbrugerprodukter. Tidligere indsats har vist lovende, men har lidt under problemer med fasthed og mangel på materialer, der krymper, når de udsættes for menneskelig kropstemperatur eller vand. I denne nye indsats har forskerholdet overvundet disse problemer.

For at skabe deres film kiggede forskerne på edderkoppesilketrækliner, som krymper, når de udsættes for høj luftfugtighed eller vand. Holdet skabte en polymer med krystallinske egenskaber svarende til silketræklinjer med en indledende struktur, der forbliver på plads, indtil den udsættes for vand - vandet nedbryder krystalstrukturen, hvilket tvinger strukturen til at trække sig sammen.

Holdet navngav deres produkt en vand-responsiv, form-adaptiv polymer (WRAP) film. Test viste, at deres film ikke kun krymper, men også tilpasser sig genstande, når de strækkes over dem. Holdet skabte derefter elektroder til brug med deres WRAP ved at bruge elektronledende metallag med et isolerende materiale, der dækker dem. De påførte derefter elektroderne ved at indkapsle dem med et andet isoleringslag.

Indtil videre har forskerne kun testet deres film i laboratoriemiljøer, men de er overbeviste om, at den vil fungere godt i kroppen, og når først det er vist, skulle produkter baseret på den vise sig at være egnede til brug i en lang række medicinske anvendelser.

Flere oplysninger: Junqi Yi et al., Vand-responsive superkontraktile polymerfilm til bioelektroniske grænseflader, Nature (2023). DOI:10.1038/s41586-023-06732-y

Polymerfilm inspireret af edderkoppesilke forbinder biologiske væv og elektroniske enheder, Nature (2023). DOI:10.1038/d41586-023-03653-8

Journaloplysninger: Natur

© 2023 Science X Network