Ett team av materialforskare knutna till flera institutioner i Singapore och Kina har utvecklat en spindelsilke-inspirerad polymerfilm som kan användas för att koppla samman biologiska vävnader med en elektronisk enhet. Deras resultat rapporteras i tidskriften Nature . Redaktörerna på Nature har publicerat en Research Briefing som beskriver arbetet i samma nummer.
Forskare har arbetat med att utveckla ett material för att koppla samman biologisk vävnad med en elektronisk enhet under ganska lång tid – ett sådant material skulle tillåta medicinska implantat som inte skulle avvisas, till exempel, eller anslutningar av proteser eller anordningar för att kontrollera organ, som t.ex. som hjärtstartare. De flesta sådana ansträngningar har dock misslyckats på grund av problem med stelhet och immunsvar eller införandet av andra säkerhetsproblem.
En lovande forskningsväg har involverat studiet av mjuka, tunna filmer som kan appliceras på ett organ, såsom hjärtat, som skulle krympa-omslag vid applicering - liknande det sätt som plast används för att krympa konsumentprodukter. Tidigare ansträngningar har visat lovande, men har lidit av fasthetsproblem och en brist på material som krymper när de utsätts för mänsklig kroppstemperatur eller vatten. I denna nya ansträngning har forskargruppen övervunnit dessa problem.
För att skapa sin film tittade forskarna på spindelsilkesdragliner, som krymper när de utsätts för hög luftfuktighet eller vatten. Teamet skapade en polymer med kristallina egenskaper som liknar silkesdragliner med en initial struktur som förblir på plats tills den utsätts för vatten – vattnet bryter ner kristallstrukturen, vilket tvingar strukturen att dra ihop sig.
Teamet döpte sin produkt till en vattenkänslig, formadaptiv polymerfilm (WRAP). Tester visade att deras filmer inte bara krymper utan också anpassar sig till föremål när de sträcks över dem. Teamet skapade sedan elektroder för användning med deras WRAP genom att använda elektronledande metallskikt med ett isolerande material som täcker dem. De applicerade sedan elektroderna genom att kapsla in dem med ett annat isoleringsskikt.
Hittills har forskarna testat sin film enbart i labbmiljöer, men de är övertygade om att den kommer att fungera bra i kroppen, och när det väl visas bör produkter baserade på den visa sig vara lämpliga för användning i en mängd olika medicinska tillämpningar.
Mer information: Junqi Yi et al, Vattenkänsliga superkontraktila polymerfilmer för bioelektroniska gränssnitt, Nature (2023). DOI:10.1038/s41586-023-06732-y
Polymerfilmer inspirerade av spindelsilke kopplar samman biologiska vävnader och elektroniska enheter, Nature (2023). DOI:10.1038/d41586-023-03653-8
Journalinformation: Natur
© 2023 Science X Network
