來源：IT之家

水凝膠具有和生物組織相似的機械性能、含水量高和離子通透性好等特性，在組織工程、醫(yī)用敷料、生物傳感等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。水凝膠與導(dǎo)電材料復(fù)合后，可以實現(xiàn)電子導(dǎo)電，展現(xiàn)出優(yōu)異的生物組織-電子器件界面特性，已經(jīng)實現(xiàn)了多種檢測、診斷和治療功能。

但和硅基電子器件相比，水凝膠電子器件因為缺少半導(dǎo)體水凝膠材料，尚無法實現(xiàn)豐富的集成電路功能，例如開關(guān)、整流、運算、放大等。

芝加哥大學王思泓研究團隊于 10 月 24 日在 Science 上發(fā)表了題為“Soft hydrogel semiconductors with augmented biointeractive functions”的論文，開發(fā)了一種溶劑親和力誘導(dǎo)組裝方法，將不溶于水的聚合物半導(dǎo)體整合到雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠中。

論文鏈接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adp9314

▲水凝膠半導(dǎo)體用于生物界面多模式應(yīng)用

他們將聚合物半導(dǎo)體 p (g2T - T) 與用于形成水凝膠的單體丙烯酸在二甲亞砜中混合，經(jīng)紫外光交聯(lián)形成雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

這種半導(dǎo)體模量軟至 81 kPa，拉伸率達 150%，載流子遷移率高達 1.4 cm2V?1s?1。當它們與生物組織界面接觸時，與組織相近的模量可以減輕免疫反應(yīng)。

水凝膠的高孔隙率增強了半導(dǎo)體-生物流體界面上的分子相互作用，從而實現(xiàn)了更高響應(yīng)的光調(diào)節(jié)和更高靈敏度的體積生物傳感。

▲水凝膠半導(dǎo)體形成過程中的形態(tài)演化

▲凝膠半導(dǎo)體薄膜的電學和機械性能

IT之家查詢獲悉，北京大學材料科學與工程學院雷霆研究員課題組也曾提出半導(dǎo)體水凝膠設(shè)計策略。他們通過將水溶性陽離子共軛高分子用抗離子交聯(lián)或與其他水凝膠共混形成多網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，基于半導(dǎo)體水凝膠首次實現(xiàn)了具有開關(guān)特性的半導(dǎo)體水凝膠器件和邏輯電路，并實現(xiàn)了生物電信號的原位高信噪比放大。相關(guān)工作以“N-type Semiconducting Hydrogel”為題于今年 5 月發(fā)表在 Science。

論文鏈接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adj4397

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審核編輯 黃宇