水凝膠半導材料問世

    美國芝加哥大學研究團隊日前發佈消息稱，該團隊創造出具有強大半導體功能的新型水凝膠材料。這種新型藍色凝膠能夠在水中像海蜇一樣浮動，同時還具有出色的半導體功能，可實現生物組織與機器之間的信息傳輸。

    研究人員表示，理想的用於連接電子組件和活體組織的材料應當是柔軟、可拉伸且親水的，類似於水凝膠。而半導體材料通常比較硬、脆且不親水，無法像水凝膠那樣在水中溶解。如果將半導體用於起搏器、生物感測器及藥物遞送裝置等生物電子器件，這些缺點構成巨大障礙。

    研究人員指出，此次新材料展現出了高達八十一千帕的組織級模量、最大可達百分之一百五十的拉伸性和高達一點四平方厘米每伏秒的載流子遷移率。這表明，這種既具有半導體特性，又具備水凝膠屬性的材料，滿足了作為理想生物電子介面的所有要求。在製造可植入生物電子設備時，一個關鍵挑戰是能否創建出擁有與活體組織相匹配的的器件。當這些設備與組織直接接觸時，它們可以隨組織一同變形，從而形成高度緊密的生物界面。

    研究人員表示，傳統的水凝膠製備方法是將某種材料溶解於水中，再加入使溶液變為凝膠狀態。然而半導體材料通常都不溶於水。為此，團隊開發了一種溶劑交換工藝。不是將半導體溶解在水中，而是將其溶解在與水混溶的有機溶劑裡。接着，他們利用溶解的半導體和水凝膠前體來進行製備。

    研究人員介紹稱，最初的產物是一種有機凝膠，團隊再將整個材料體系浸泡在水中，使有機溶劑溶解並允許水滲入其中。最終得到的材料可以廣泛應用於多種具有不同功能的聚合物半導體。值得注意的是，與傳統的水凝膠相比，這種新材料不僅改善了生物功能，還在多個方面表現出了超越單純水凝膠或半導體材料的能力，實現了更好的綜合效果。

    在實際應用方面，研究團隊指出，以上研究目前主要將解決生化感測器和心臟起搏器等植入式醫療設備所面臨的挑戰，但其還有許多潛在的非侵入性應用，譬如更精確地讀取皮膚資料、改善傷口護理等。該材料具有極其柔軟的機械性能與高含水量，這些都與活體組織相似。同時，它還具有多孔性，這意味着還可以運輸各種營養和化學物質。而當所有這些特性相結合，新型水凝膠就會成為組織工程和藥物遞送中最有用的材料之一。未來的研究將繼續深入挖掘這種材料的各種可能性，推動生物電子技術的發展，帶來更多臨床治療選擇和健康福利。

    多  姿