将电子元件与活体组织连接起来的理想材料是柔软、可伸缩、与组织本身一样的亲水水凝胶。而半导体是心脏起搏器、生物传感器和给药装置等生物电子器件的关键材料，但它却又硬又脆，而且怕水，无法像传统的水凝胶那样溶解。

芝加哥大学普利兹克分子工程学院（UChicago Pritzker School of Molecular Engineering，简称PME）近期在《科学》（Science）杂志上发表了一篇论文，宣布其在生物电子学领域取得突破，创造出柔软、灵活的半导体。

这是一种淡蓝色的凝胶，它在水中像海蜇一样飘动，但却能保持在活体组织和机器之间传输信息所需的巨大半导体能力。这种新型材料，既是半导体又是水凝胶，可以满足理想生物电子接口的所有要求。

该研究是在Sihong Wang副教授研究小组的领导下进行的。论文的第一作者Yahao Dai表示，虽然论文主要关注的是生化传感器和心脏起搏器等植入式医疗设备所面临的挑战，但这种材料也有许多潜在的非手术应用，比如更好地读取皮肤读数或改善伤口护理。

新材料具有非常柔软的机械特性和很大程度的水合作用，类似于活组织。水凝胶的多孔性也很强，因此它能让不同种类的营养物质和化学物质有效地扩散运输。所有这些特性结合在一起，使水凝胶可能成为组织工程和药物输送最有用的材料。

制作水凝胶的典型方法是将一种材料溶解在水中，然后加入凝胶化学物质，将新液体膨化成凝胶状。有些材料只需溶解于水，有些材料则需要研究人员进行修补和化学改良，但核心机制都是一样的：没有水，就没有水凝胶。然而，半导体通常不溶于水。芝加哥大学的PME团队重新研究了这个问题。

与其他传统水凝胶不同的是，这种新材料在两个方面改善了生物功能，创造了比水凝胶或半导体本身所能达到的更好效果。

首先，这种非常柔软的材料直接与组织结合，可以减少植入医疗设备时通常会引发的免疫反应和炎症。其次，由于水凝胶的多孔性，这种新材料可以提高生物传感反应和光调节效应。由于生物分子能够扩散到薄膜中发生相互作用，被检测生物标志物的相互作用位点大大增加，从而提高了灵敏度。

除了传感，组织表面对治疗功能的光反应也会因分子的更有效传输而增强。这对光控心脏起搏器或伤口敷料等功能大有裨益，能更有效地加热伤口，帮助加快愈合。

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