亞麻線柔性電子元件助推醫(yī)療技術的應用

（文章來源：放牛班的秘密花園）

多年來，柔性電子元件一直是研究領域的熱門話題，在將筆記本電腦中那些龐大的主板部件改造成薄得驚人的金箔線路方面，科學家們?nèi)〉昧藢嵸|(zhì)性進展，這種線路可以像臨時紋身一樣貼在皮膚上發(fā)揮作用。

但稍微深入研究一下這些項目，就會發(fā)現(xiàn)其中有個相當大的陷阱：是的，電線本身是柔性的，但在某些地方仍有個塞滿非柔性晶體管的塊狀處理器——計算機用來計算功率的開關，它們?nèi)圆捎门c以往相同的制造方式。這是個大問題，尤其是涉及到可穿戴設備在醫(yī)學領域的應用前景時。內(nèi)部醫(yī)療設備在你的軟組織中需要能夠彎曲和擠壓變形。

塔夫茨大學（Tufts University）剛剛發(fā)表在《ACS應用材料與界面》（ACS Applied Materials and interface）雜志上的一項新突破，可能會使我們快進到一個可穿戴電子設備的新時代，這些電子設備就像衣服一樣編織在一起，甚至可能被縫進我們的皮膚和器官里，以便追蹤我們的健康狀況。

科學家們用亞麻線發(fā)明了一種晶體管。這意味著這種線能像絕緣電線一樣傳輸電能，像處理器一樣瞬間開關，還可以在你的體表或體內(nèi)連接傳感器網(wǎng)絡。塔夫茨大學納米實驗室的主要負責人Sameer Sonkusale領導了這項研究，他說：“一些柔性電子元件基本上采用了相同的硬電子元件，將其固定在一種柔性聚合物上，這被稱為柔性電子?！?/p>

“這個創(chuàng)意太棒了！它確實有效。我們從一個不同角度來看待它，以制造天生具有柔性的東西。我們頗費周折才意識到線是極有柔性的基片，所以我們干嘛不在上面做電路呢？”這種線本身浸在一大桶凝膠中，凝膠在亞麻線表面覆蓋薄薄的一層碳納米管——這種神奇材料以各種神奇特性而聞名，從增強導電性到耐久性等。

Sonkusale強調(diào)這個生產(chǎn)過程在設計上是非常簡單和可擴展的，因為該過程更復雜和困難的方面是其實驗室已經(jīng)成功研發(fā)的化學成分。在工廠中制造碳納米管亞麻線只需像被染色一樣快速浸漬。事實上，Sonkusale表示，你可以在同一步驟里給亞麻線染色并添加納米管。這意味著傳統(tǒng)紡織品制造商生產(chǎn)電子亞麻線制品應該沒有什么問題。

完成制造后，亞麻絲線仍可作為普通線處理。Sonkusale說:“你能用縫衣針或用任何方法把晶體管縫在你希望的任何東西上。你能把它縫進皮膚里。這些晶體管可以縫在任何地方?！笨紤]到現(xiàn)代微處理器包含數(shù)十億個晶體管，Sonkusale無法想象一件衣服（即使有成千上萬個晶體管）能與你的智能手機或筆記本電腦的處理能力相媲美。

他說：“該創(chuàng)意不是要和硅電子元件競爭。我們不打算在一根亞麻線上制造另一種微處理器，但在生物醫(yī)學應用領域，將硬硅芯片植入人體不太切實可行，它不具備兼容性，必須研究能與人體組織共存的技術?！盨onkusale把他的亞麻線晶體管應用場景稱為“邊緣處理”?？梢栽谌藗兊囊路蛏眢w里編織一個連接了幾十個傳感器的網(wǎng)絡，協(xié)調(diào)有效的電源控制，并在非常接近數(shù)據(jù)源的地方預先管理數(shù)據(jù)。它還可以放大傳感器的信號。

從實際意義上說，這整個開關網(wǎng)絡就像你體內(nèi)的一個小型互聯(lián)網(wǎng)，所有這些都能通過皮膚上的一根亞麻線來連接，而不需要露出成千上萬根電線。目前，Sonkusale的實驗室已經(jīng)在研究如何將這種亞麻線制成可穿戴設備，比如可實時監(jiān)測傷口愈合情況的智能繃帶。他想在不久后開始在動物組織上測試這項技術，看看身體對這種材料的反應。

他懷疑需要對這種化學成分進行調(diào)整，才能將炎癥反應降到最低。一個重大問題是亞麻線本身在組織中的承受力如何。但樂觀來看，有了尚未拿到手的資金，他設想人類測試就能在兩到五年內(nèi)開始。Sonkusale說：“如果能弄清楚其中的化學成分，那么它應用在皮膚和組織中的效果可能比我們今天嘗試的任何其他東西都要好，這一點無需爭辯?！迸c此同時，私營企業(yè)可以從Sonkusale實驗室獲得技術許可來自行開發(fā)柔性可穿戴電子產(chǎn)品。
? ? ? ? （責任編輯：fqj）