導電聚合物，生物器件少不了！
導電聚合物是由單鍵和雙鍵交替組成的有機鏈，賦予聚合物類金屬的半導體性質。由于對這些聚合物施加外源性電刺激可以促進細胞的增殖、粘附、遷移、分化和蛋白質分泌等活動。由于許多細胞和組織，特別是神經元，對電場具有響應性，導電聚合物在生物和醫學應用中具有吸引力。導電聚合物已被廣泛研究并應用于生物醫學領域，包括生物傳感器和可穿戴器件、神經修復體和生物致動器，以及藥物遞送和組織工程。
常用的導電聚合物包括聚3,4-乙烯二氧噻吩（PEDOT），聚苯胺（PANI）和聚吡咯，在生物電器件領域，這些導電聚合物由于良好的電化學穩定性，電學和力學性能以及生物相容性，常常作為電極涂層，以實現生物和電極的完美接觸。
問題在于：
在潮濕的生理環境中，導電聚合物與基底和器件之間的粘附力較弱且不穩定，容易導致器件失效，極大地限制了其應用和可靠性。
成果簡介：
2020年3月21日，麻省理工學院趙選賀教授等人Science Advances發表文章，展示了一種在潮濕的生理環境中，實現了各種導電聚合物在不同絕緣和導電基底上強粘附的通用而簡單的方法。這是導電聚合物在生物電子器件領域的又一重要進展。
關鍵技術：
在基體和導電聚合物之間引入了一層厚度僅為幾個納米的親水性聚合物膠層，該膠層與基體形成強粘附力，并與導電聚合物形成互穿聚合物網絡。
具體而言，研究人員選擇親水性聚氨酯（PU）為原料，來形成納米尺度的超薄粘合劑層。將粘合劑層引入各種基材上的方法簡便易行，常規的旋涂，噴涂或浸涂工藝均可。
圖|不同基底上的強附著力
方法優勢：
1）優異性能。濕導電聚合物與各種基材之間產生超強的界面粘合力，剪切強度超過120 kPa；力學性能和電化學性能穩定，超聲60分鐘和10,000次充放電循環后未觀察到的界面損壞。
圖|穩定性
2）實用性：不需要高端儀器設備，不需要精細而高難度的操作，工藝簡便易行。原料來自于市場上常見的導電聚合物和親水性PU，不需要進行復雜的化學合成或底物修飾。此外，該方法與導電聚合物常見的溶劑澆鑄和電沉積等制造方法兼容，且不會損害導電聚合物的電學或力學性能。
3）普適性：改方法適用于玻璃，聚酰亞胺，聚二甲基硅氧烷（PDMS），氧化銦錫（ITO）在內的各種常用的絕緣和導電基底。此外，還與導電聚合物常見的溶劑澆鑄和電沉積等制造方法兼容，且不會損害導電聚合物的電學或力學性能。
圖|普適性
總之，這項研究為解決了生物電子器件在潮濕生理環境中的實用性困難，用簡便易行的想法，為導電聚合物的實用化進程起到重要推動作用。
據奇物論（ID：Marvelist）3月21日報道，就在當天，斯坦福大學鮑哲南教授和光遺傳學之父Karl Deisseroth教授合作也在Science發表文章，首次實現導電聚合物對細胞的靶向作用，根據特定細胞類型制造的聚苯胺（PANI）導電聚合物實現體內聚合，并改變了細胞膜的電性能。這種方法可以提供更多特定于細胞的電場靶向，在生物系統中創建多樣化、復雜和功能化的結構和材料。（點擊查看：深度解讀 | 鮑哲南院士、光遺傳學之父等Science：功能材料實現在動物體內靶向聚合組裝）
導電聚合物，未來可期！
參考文獻：
1.Inoue A, Yuk H, Lu B, Zhao X. Strong adhesion of wet conducting polymers ondiverse substrates. Science Advances 2020，6，eaay5394.
https://doi.org/10.1126/sciadv.aay5394
2.Liu J, et al. Genetically targeted chemicalassembly of functional materials inliving cells, tissues, and animals. Science 2020 367，1372-6.
https://science.sciencemag.org/content/367/6484/1372
