“导电塑料”或为下一代植入物和可穿戴技术打开大门

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美国西北大学的研究人员将一种叫做肽的氨基酸短链与聚合物塑料片段结合在一起，创造出了一种新型材料。这种“导电塑料”（Electric plastic）可以储存能量或记录信息，为自供电的可穿戴设备、实时神经接口以及比现有技术更好融合于身体的医疗植入物打开了大门。该研究本月发表在《自然》（Nature）杂志上。

大多数电子材料都是刚性的或含有有毒金属，这使得设计符合人体或可嵌入组织的设备变得困难。可用于电子设备的软体塑料之一是名为聚偏氟乙烯（PVDF）的聚合物，于20世纪40年代被发现。它具有极性结构，当受到外部电压刺激时会改变方向——这在化学上相当于翻转一个电子比特。然而，PVDF的这些性质并不稳定，在更高的温度下会消失。这种塑料还需要高电压来转换极性，这使得它的操作更加耗能。

研究人员将多肽与小的PVDF片段连接起来，这些片段自然地组装成长而灵活的带状。这些分子进一步结合成束，排列成一种电活性材料。

这种新材料克服了PVDF的局限性。与其他导电材料相比，它只需要100倍的电压来切换极化，使其成为低功耗应用的理想选择。它能在110°C的温度下保持导电性能，比其它PVDF材料高约40°C。

这种新材料可以通过电开关调节每个条带的极性来存储能量或信息。由于每条条带末端的肽可以连接到神经元或其他细胞上的蛋白质，这些分子可以记录来自大脑、心脏或其他器官的信号，或者电刺激它们。研究人员称，通过使用低功率技术，如超声波来给分子“充电”，这种材料可以用来刺激神经元，作为慢性瘫痪的治疗方法。

此外，研究人员指出PVDF具有生物相容性，使得这种材料有望成为软植入物的候选材料，并可从体外进行无线控制。