科學(xué)與健康｜一滴水“貼膜”？我國(guó)科學(xué)家開(kāi)發(fā)“液滴打印”新技術(shù)
為一顆布滿溝回的大腦，無(wú)縫貼合一層比頭發(fā)絲還薄的電子膜——這個(gè)類(lèi)似科幻的場(chǎng)景，被中國(guó)科學(xué)家通過(guò)“一滴水”變成現(xiàn)實(shí)。
記者12日從中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所獲悉，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》已發(fā)表該所宋延林研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合多家單位開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)成果。這種名為“液滴打印”的新技術(shù)，能夠?qū)⒊ ⒁姿榈碾娮悠骷ねㄟ^(guò)液滴媒介，精準(zhǔn)貼附于復(fù)雜曲面尤其是生物組織表面。
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溫柔貼：
避免生物組織表面的薄膜受損
在腦機(jī)接口、可穿戴設(shè)備、神經(jīng)修復(fù)等前沿領(lǐng)域，常需將柔性電子器件貼合于人體皮膚、神經(jīng)甚至大腦等不規(guī)則表面。這類(lèi)器件厚度極薄，容易在貼合過(guò)程中因彎曲、拉伸而發(fā)生破損。
“這種操作就像給手機(jī)貼膜，只是貼的‘膜’更軟更脆，而‘屏幕’也更加凹凸不平——比如大腦的溝回、纖細(xì)的神經(jīng)等。”研究人員比喻道，一滴水恰好提供了一個(gè)“溫柔”的解決方案。
一滴水作為中間介質(zhì)，先“拾取”超薄膜，再釋放到目標(biāo)表面。在此期間，液滴存在于薄膜與組織之間，既通過(guò)毛細(xì)作用促進(jìn)貼合，又像“潤(rùn)滑劑”一樣讓膜自由滑動(dòng)，及時(shí)釋放應(yīng)力，避免了傳統(tǒng)操作可能導(dǎo)致的破損。
研究成果示意圖。（中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所提供）
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穩(wěn)且準(zhǔn)：
具有良好的生物相容性和操作安全性
實(shí)驗(yàn)顯示，即便是厚度僅150納米的金膜，也能通過(guò)該技術(shù)完好貼附在微米級(jí)的草履蟲(chóng)表面，甚至蒲公英絨毛、貝殼紋理、光纖等復(fù)雜結(jié)構(gòu)也都成功實(shí)現(xiàn)貼合。
更令人驚喜的是，在活體實(shí)驗(yàn)中，研究人員將硅基電子膜“打印”到小鼠的坐骨神經(jīng)和大腦皮層上，實(shí)現(xiàn)了無(wú)損、保形貼合。通過(guò)光照觸發(fā)，該器件可將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，成功刺激神經(jīng)引發(fā)腿部運(yùn)動(dòng)，并同步采集到清晰的神經(jīng)電信號(hào)。
整個(gè)貼附過(guò)程僅靠“一滴水”完成，不需外加壓力、不需黏合劑，具有良好的生物相容性和操作安全性。
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前景廣闊：
為電子器件制備帶來(lái)全新可能
該項(xiàng)技術(shù)打破了傳統(tǒng)柔性電子器件貼裝的局限，在腦機(jī)接口、神經(jīng)調(diào)控、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用潛力，甚至可擴(kuò)展至組織工程、智能顯示等前沿方向。
“正如印刷術(shù)不斷推動(dòng)人類(lèi)文明進(jìn)步，‘液滴打印’也有望為電子器件的制備與貼合帶來(lái)全新可能。”宋延林研究員表示。
這意味著，未來(lái)我們或許可以像“貼膜”一樣，將各類(lèi)電子器件輕松、精準(zhǔn)地“印”在皮膚、器官甚至神經(jīng)上——而這一切，都從“一滴水”開(kāi)始。
來(lái)源：新華社
記者：胡喆
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