电动塑料或为新一代植入物和可穿戴技能翻开大门

  一款像苹果手表相同监测你的步数和心跳的薄型手环，一件有内置空调、让你坚持凉快的衣服，一种比粗笨的起搏器更有助于心脏的柔软植入物经过将被称为肽的氨基酸短链与聚合物塑料片段结合，研讨人员发明了一种新式电活性资料的远景。

  10月9日，一项发表于《天然》的研讨报导了这种“电动塑料”，它能够存储能量或记载信息，为自供电可穿戴设备、实时神经接口以及比现存技能更好地与身体交融的医疗植入物翻开大门。

  大多数电子资料都是刚性的，或许含有有毒金属，这使得规划契合人体或可嵌入安排内的设备变得困难。一种名为聚偏二氟乙烯（PVDF）的聚合物是可用于电子设备的几种软塑料之一，该塑料于20世纪40年代被发现。它具有极性结构，在遭到外部电压影响时会改动其方向在化学上，这相当于翻转电子位。但是，这些“铁电”性质并不安稳，在较高温度下会消失。这种塑料需要高电压来切换极性，这使得其操作耗能更高。

  美国西北大学资料科学家Samuel Stupp和搭档以为他们能够改进PVDF的功能。该团队将肽与小的PVDF片段连接起来，这些片段天然拼装生长而柔软的带状物。然后这些分子结组成束，排列成一种电活性资料。“有必要留意一下的是，自拼装进程是由加水触发的。”Stupp说。

  这种新资料突破了PVDF的局限性。它切换所需的电压是其他铁电资料的1/100，使其成为低功耗使用的抱负挑选。它在110℃的温度下仍能坚持铁电功能，比其他PVDF资料坚持安稳的温度高约40C。

  新资料能够经过电切换每个条带的极性来存储能量或信息。因为每个条带结尾的肽能够连接到神经元或其他细胞上的蛋白质，这些分子能够记载来自大脑、心脏或其他器官的信号，或许对它们进行电影响。Stupp说，使用超声波等低功率技能对分子进行“充电”，这样一种资料可用于影响神经元，作为缓慢瘫痪的医治办法。

  论文作者之一、西北大学电力工程师杨洋（音译）指出，PVDF具有生物相容性，这使其成为能够从体外无线操控的软植入物的候选资料。

  虽然PVDF无毒，但一些研讨人员对其对环境的长时间影响持谨慎态度。含氟化合物在环境中可存在数百年这是欧洲提议制止PVDF的原因之一。

  未参加该研讨的美国明尼苏达大学双城分校的环境工程师William Arnold表明，微生物或许将PVDF片段分解成三氟乙酸，这是一种最近遭到重视的污染物。此外，他弥补说，为了制备新资料，Stupp团队使用了一种全氟和多氟烷基物质分子另一种与环境和人类健康问题有关的长效含氟化合物。

  到目前为止，Stupps团队只对分子进行了小规划的评价。未参加这项研讨的美国北卡罗来纳大学教堂山分校的化学家Frank Leibfarth说，扩展规划需要将水悬浮结构沉积在设备上，而不改动它们。不过，他说，“与其他有机聚合物比较，这一前进完成了许多入神的特性。”

  虽然面对应战，Stupp依然信任肽和PVDF的结合是成功的诀窍。“这篇论文的概念比偏氟乙烯广泛得多。”他说，“或许还有其他不含氟的或许性。”他期望这样一种资料代表一个未来的开端。（来历：我国科学报 文乐乐）