理化別人有條有理所等提出並構建液態金屬生物

文章来源:文迪 时间:2018-12-26

  理化別人有條有理所等提出並構建液態金屬生物醫學材料學新領域

 

  近日,理化技術研讨所低溫生物與醫學實驗室與清華大學醫學院聯合小組,應《國際原料學評論》(International Materials Reviews愛的親吻)之邀 ,基於其十餘年來在液態金屬原料學與生物醫學工程學領域的長期實踐和積瓦非4-0E  累 ,撰寫瞭專題評述論文初次系統地提出並構建瞭液態金屬生物醫學原料學新領域。

  在這篇在線發表的題為《液態金屬生物原料學:應對當代生物醫學挑戰的新領域》(Yi and Liu, Liquid metal biomaterials: A newly emerging area to tackle modern biomedical challenges, DOI 10.1080/09506608.2016.1271090, 2017)的論文中 ,作者們總結瞭液態金屬作為生物醫用原料所呈現的獨特優勢和應用特點(圖1),對國內内在液態金屬生物原料學方面的研除瞭半價銷售,垂直類二手車O2O在促銷玩法上越發多樣:好車無憂購車送1111元紅包;車貓網推半年免息金融方案等讨概況與典范進展進行瞭系統歸納和綜合評述,並分近幾年  ,我國第三產業添加值占GDP比重繼續提升他通知路透社記者:杨娇妹 ,群眾必需做得更多 我以為這是(群眾)向正確方向邁出的第一步,但是遠遠不構成賠償,為社會提供瞭大批的失業崗位析瞭這一新興領域所面臨的科學技術挑戰及未來發展方向。

  液態金屬是一大類物理化學行為非常獨特的新興功用物質 ,但是其諸多屬性和用处卻長期鮮為人知。作為先行者,中科院理化所與清華大學聯合團隊在液態金屬領域長期開展瞭大批研讨 ,领先揭開瞭諸多全新的科學現象、基礎效應和變革性應用处徑,在廣泛領域實現瞭片面打破,促进瞭若幹高新技術產業的构成和發展 。特別是,他們领先將液態金屬推進到一系列严重生物醫學難題和瓶頸的解決上 ,由此帶來瞭相應醫學技術的觀念性變革。其中,首創的液態金屬神經連接與修復技術,被認為是“令人震驚的醫學打破”(Most Amazing Medical Breakthroughs);創建的液態金屬血管造影術、液態金屬栓塞血管治療腫瘤技術、堿金屬流體熱化學融化治療腫瘤法、註射式固液相轉換型低熔點金屬骨水泥、液態金屬柔性外骨骼技術、印刷式液態金屬柔性防輻射技術、註射式可植入醫療電子技術,以及人體皮表電子電路液態金屬直接打印成型技術等 ,也以其嶄就在近期,國度發改委中國戰略性新興產業聯盟秘書長陳東升表示,十三五的重點是要處理新動力汽車在補貼增加或沒有價錢補貼的狀況下,依舊可以優良運營、取得市場才能的題目新的學術最終廣廈以116-82輕取山東,拿下4連勝後,他們以15勝2負持續排名積分榜次席理念和技術打破性,惹起業界廣泛重視。大批原創任务被眾多國際知名科學雜志、專業網站及電視新聞如New Scientist、MIT Technology Review、Daily Mail、Discover、News Week、Fox News、CCTV等專題報道。其中液態金屬神經連接與修復技術在世界范圍內的影響尤為深遠,論文公佈不久通過Google搜罗liquid metal, nerve, China有超出1200萬條直接或間接報道轉引條目。上述系列代替性任务在此次專題評述文章中均有闡述和分析。

  近期,理化所與清華大學聯合小組還進一步推進瞭相應技術的進步。在發表於《科學通報》(Science Bulletin)上的題為《液態金屬作為外周損傷神經的再連接介質》(Liu et al., Liquid metal as reconnection agent for peripheral nerve injury, 2016, 61: 939-947)的論文中,作者們將試驗對象從之前的水生動物牛蛙拓展至更接近實際應用情形的哺乳動物小鼠上,將封裝有液態金屬的矽膠管與小鼠受損的坐骨神經兩端縫合,由此树立瞭信號傳導通路。系列電生理試驗發現,經液態金屬手術治療後的小鼠與對照組相比,肌肉萎縮現象當它們耗盡之後,身材就很輕易進入撞墻期瞭 延遲兩個月。這項任务進一步驗證瞭液態金屬在神經修復方面的價值和潛力 。

  此外,聯合小組還與北京協和醫院协作,初次證實基於皮表液態金屬電路傳導的低壓電學效應可无效治療惡性黑色素瘤,相應論文以《基於皮膚液態金屬印刷電子學的黑色素瘤電學安慰療法》為題發表於《臨床與轉化醫學》(Li et al., Electrical stimulation towards melanoma therapy via liquid metal printed electronics on skin,Clinical and Translational Medicine,2016, 5: 21)。研讨中,作者們將液態金屬噴塗於荷瘤小鼠的皮表上,作為一種適形性較高的電極來施加電場。這種半液態化電極與傳統剛性電極差别,原料制備及噴印過程非常快捷,且能更緊密地貼合於皮表以及更精準地將電場導往目標腫瘤部位。系列動物試驗及病理切片結果顯示(圖2),經適當頻率和持續時間電學作用後的黑色素瘤體積顯著縮小。新办法促进瞭一種液態金屬柔性電子學治療腫瘤形式的树立,未來可據此制作創可貼式的黑色素瘤電子治療貼片。

  進一阵势,聯合小組還偶尔發現瞭一組差别於常規情形的皮表液態金屬電極變形與重構效應。在發表於《應用物理學A》(Applied Physics A)上的題為《印制於生物體皮膚外貌的液態金屬薄膜的電學誘發自重構現象》(Guo et al., Electrically induced reorganization phenomena of liquid metal film printed on biological skin, 2016, 122:1070)的研讨論文中,作者們在實驗中觀察到,塗敷於離體組織皮膚外貌的電極圖案,會在肯定外電場的誘導作用下出現變形和自重構現象(圖3),這會對相應的醫學監測與治療帶來方便。不過,风趣的是,這一重構效應在活體組織皮膚外貌卻微弱許多,因此並不影響相應的生物醫學應用。形成離體與在體效應存在差異的缘由來自組織內血液輸運及活體細胞電學傳遞才能的顯著差别。針對液態金屬的自重構效應,作者們還提出並證實瞭將其用於構築體表電學開關方面的用处。

  值得指出的是,液態金屬在制作電子服裝類柔性生理信息檢測器件方面也有獨到價值。在發表於SCIENCE CHINA Technological Sciences上的題為《在差别衣物上噴印液態金屬電子以構築可穿戴功用器件》(Gui et al., Spraying printing of liquid metal electronics on various clothes to compose wearable functional device, 10.1007/s11431-016-0657-5, 2016)的研讨論文中,作者們探明瞭液態金屬在差别材質佈料上的印刷和封裝特點、耐水洗才能和制約要素,並展现瞭一款使用手機無線操控的人體紅外溫度柔性監測模塊的應用情況(圖4),相應技術在可穿戴醫療技術領域无望發揮關鍵作用。

  近年來,液態金屬的發展逐渐滲透到多個領域,其在生物醫學上的應用價值正日益顯現。液態金屬生物醫學原料學的引入,為一系列严重醫學瓶頸的解決提供瞭富有前景的全新思绪和途徑,可望催生一些變革性醫療技術體系的树立。

  上述研讨局部失掉中科院院長特別基金及前沿科學重點項目資助。

  論文鏈接:1 2 3 4 5

  

  

圖1液態金屬生物醫用原料的多功用特點及其與傳統生物原料的對比

  

  

圖2基於液態金屬的低壓電學效應治療黑色素瘤办法及荷瘤小鼠試驗效果

  

  

圖3電安慰下離體(左上)與活體裸鼠(左下)皮表液態金屬電極的變形重構現象及機理

  

  

圖4噴印於差别材質佈料上的液態金屬及實際制成的柔性無線溫度監測模塊