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重大突破!Science发表东南大学科研团队最新研究成果

来源:龙8国际  更新时间:2024-07-20 20:18:29

 

扬子晚报讯(通讯员 许华铭 记者 王赟) 3月29日,突破最新一期《科学(Science)》以长文形式发表题为“具有大压电响应的表东可生物降解铁电分子晶体”的文章,该成果由东南大学生物科学与医学工程学院青年教师张含悦与化学化工学院熊仁根教授等合作,学科新研团队首次将铁电化学与生物电子学有机结合,研团创新性地开发了一例压电响应直追无机陶瓷钛酸钡的队最可生物降解有机铁电晶体。张含悦为文章共同第一作者(排名第一)兼共同通讯作者,究成东南大学为第一通讯单位。突破

随着我国科学技术的不断发展,人们对医疗健康的学科新研需求不断增加。植入式压电生物医学器件的研团研究日渐兴盛,这有望极大地改善人们的队最生活质量。压电材料是究成一类可以实现机械应力和电信号相互转换的功能材料。目前,突破无机压电陶瓷和压电聚合物占据了应用的表东主流,但它们是学科新研不可生物降解的,故这些传统压电材料制成的植入式电子器件应用于人体将面临二次手术移除的风险。

因此,基于可生物降解材料的植入式瞬态电子器件有望为医学领域带来重要变革。这些电子器件能够在可控的时间内工作,完成工作后自行溶解在体内,且不产生有毒有害的物质。其中,天然压电生物材料在这一方面显示出许多优势。但它们的压电性能不佳,这极大地限制了它们在生物医学中的应用。

而分子铁电材料具有合成简单、易于加工、轻量、生物相容性好和物理性能可调等独特优势,有望成为植入式瞬态电子器件的理想候选材料。因此,亟待开发具有高压电性的可生物降解分子铁电材料。

东南大学熊仁根教授是铁电化学领域的创立者。在过去十余年间,他带领团队聚焦于分子铁电材料的化学设计与研究。今年,基于铁电化学的氢/氟取代策略和晶体工程,团队开发了一例有机小分子铁电体,实现了小分子压电性能四倍的提升。

这一发现使得可植入式压电材料的压电性能达到新的高度。通过压电力显微镜技术和电滞回线测试系统性地表征了该化合物的铁电性。其相邻分子间相互作用形成了二维氢键网络,这一特性使得HFPD晶体易溶于多种溶剂(尤其是体液),这有助于化合物在生物体内的降解。

该化合物兼具良好的生物安全性、生物相容性和生物降解性。考虑到晶体的脆性和刚性,该团队通过溶液蒸发法制备了一款柔性压电复合薄膜。基于该压电复合薄膜,团队还组装一个可控的瞬态机电器件,并证实具有良好的生物传感性能。这一研究为可降解植入式电子医疗器件提供了有前途的候选材料,也为分子压电材料提供了与人体健康密切相关的重要应用出口。

Science审稿人对于该工作给予了高度评价,认为它是瞬态可植入压电材料领域里程碑式的关键突破,在铁电分子晶体中实现如此优异的压电性能是压电材料发展的一个里程碑。

据介绍,张含悦的研究方向为分子铁电体的化学设计及其生物医学应用,并专注于有机硅铁电体的研究。她致力于围绕生物医学问题,展开铁电化学与生物医学应用的交叉研究。

校对 李海慧