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      科學(xué)突破可以帶來更安全的生物電子學(xué)
      
			
      
				2019-03-28 09:11:47
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      意大利納米材料與器件實(shí)驗(yàn)室的Paolo Tassini及其同事發(fā)表了一項(xiàng)研究報告，黑色素的三種基本類型之一 - 真黑素的電導(dǎo)率“突然增加”。
      

      科學(xué)突破可以帶來更安全的生物電子學(xué)
      

      盡管自1974年以來已知黑色素的電導(dǎo)率潛力，但合成和天然黑色素的有價值的應(yīng)用一直難以開發(fā)。正如那不勒斯弗雷德里科二世大學(xué)的Alessandro Pezzella博士所解釋的那樣，這是由于黑色素的電導(dǎo)率“太低”。
      

      研究人員試圖通過將金屬蛋白與金屬配對，或者將其加熱成類似于石墨烯的材料，來增加真黑素的電導(dǎo)率。然而，與真黑素不同，由這些實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的材料不是完全生物相容的。
      

      黑色素幾乎在所有生命形式中自然發(fā)生。它們無毒，不會引發(fā)免疫反應(yīng)。在環(huán)境中，它們也是完全可生物降解的。“
      

      Alessandro Pezzella博士，資深作者
      

      著眼于真黑素的結(jié)構(gòu)，意大利國家新技術(shù)，能源和可持續(xù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展局的Pezzella和Paolo Tassini博士的研究高級作者使用了一種稱為退火的過程，試圖提高真黑素的電導(dǎo)率。
      

      退火是一種通常用于冶金和材料科學(xué)的熱處理工藝，它改變材料的物理性質(zhì)，以消除內(nèi)部應(yīng)力并降低硬度，使材料更易于加工和更具延展性。
      

      研究人員在高真空條件下將退火過程應(yīng)用于合成的黑色素膜，時間為30分鐘至6小時。所產(chǎn)生的后續(xù)材料被研究小組稱為“高真空退火的真黑素，HVAE”。
      

      “真黑素的所有化學(xué)和物理分析都描繪了相同的圖片 - 電子共享分子片，雜亂地堆疊在一起。答案似乎顯而易見：堆疊并對齊板材，這樣它們都可以共享電子 - 然后電流就會流動。“
      

      Pezzella和Tassini描述了使用這種新方法的成功：
      

      我們的工藝使真黑素的電導(dǎo)率增加了十億倍。這使人們可以期待設(shè)計基于黑色素的電子產(chǎn)品，由于顏料的生物相容性，可以用于植入設(shè)備。“
      

      Alessandro Pezzella博士，資深作者
      

      盡管真黑素膜的電導(dǎo)率增加到“超過300S / cm的前所未有的值”，但銅具有更高的電導(dǎo)率，為6×10 7 S / cm，這限制了基于真黑素的生物電子學(xué)可用于的應(yīng)用。
      

      該研究本身承認(rèn)“對于有價值的應(yīng)用，還需要更高的電導(dǎo)率值，因此一些研究探索了真黑素與其他更導(dǎo)電材料的整合。”
      

      另外，當(dāng)真黑素膜與水接觸時，電導(dǎo)率顯著降低，當(dāng)考慮到人體的水含量達(dá)到60%時，這是一個顯著的缺點(diǎn)。
      

      Pezzella指出：“這與未經(jīng)處理的真黑素形成對比，后者雖然在更低的范圍內(nèi)，但隨著水合作用(濕度)變得更具導(dǎo)電性，因?yàn)樗ㄟ^離子和電子傳導(dǎo)電能。需要進(jìn)一步研究以充分了解真黑素電導(dǎo)率中離子與電子的貢獻(xiàn)，這可能是真核苷酸如何在植入式電子產(chǎn)品中實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵。
      

      基于真黑素的生物電子學(xué)的可能應(yīng)用包括替換用于治療癲癇和帕金森病的腦植入物。生物電子學(xué)的開發(fā)人員面臨的主要挑戰(zhàn)是尋找能夠傳導(dǎo)電子和離子的材料，因?yàn)槿梭w中的大量過程使用離子信號。
      

      其他考慮基于黑色素的生物電子學(xué)的研究已經(jīng)開始使用與電接觸，pH傳感器和光伏電池中的生物黑色素非常相似的材料。
      

      電子行業(yè)也在尋找更便宜和環(huán)保的新材料。由于黑色素是完全可生物降解的和生物相容的，它們在臨床應(yīng)用和環(huán)境方面的優(yōu)勢以及它們在醫(yī)療設(shè)備和傳感器中的潛力是顯而易見的。
      
			

			
        
      
			
      
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