Een team van materiaalwetenschappers verbonden aan verschillende instellingen in Singapore en China heeft een op spinnenzijde geïnspireerde polymeerfilm ontwikkeld die kan worden gebruikt om biologische weefsels met een elektronisch apparaat te verbinden. Hun resultaten worden gerapporteerd in het tijdschrift Nature . De redactie van Natuur hebben in hetzelfde nummer een Research Briefing gepubliceerd waarin het werk wordt beschreven.

Wetenschappers zijn al geruime tijd bezig met de ontwikkeling van een materiaal om biologisch weefsel met een elektronisch apparaat te verbinden. Een dergelijk materiaal zou bijvoorbeeld medische implantaten mogelijk maken die niet worden afgewezen, of verbindingen van prothetische ledematen of apparaten met controleorganen, zoals als pacemakers. De meeste van dergelijke inspanningen zijn echter mislukt vanwege problemen met stijfheid en immuunrespons of de introductie van andere veiligheidsproblemen.

Eén veelbelovende onderzoeksrichting betreft de studie van zachte, dunne films die kunnen worden aangebracht op een orgaan, zoals het hart, en die bij het aanbrengen in krimpfolie worden verpakt – vergelijkbaar met de manier waarop plastic wordt gebruikt om consumentenproducten in krimpfolie te verpakken. Eerdere inspanningen zijn veelbelovend gebleken, maar hebben te lijden gehad onder problemen met de stevigheid en een tekort aan materialen die krimpen bij blootstelling aan menselijke lichaamstemperatuur of water. Met deze nieuwe poging heeft het onderzoeksteam deze problemen overwonnen.

Om hun film te maken, keken de onderzoekers naar draglines van spinnenzijde, die krimpen bij blootstelling aan hoge luchtvochtigheid of water. Het team creëerde een polymeer met kristallijne eigenschappen die vergelijkbaar zijn met zijden draglines, met een initiële structuur die op zijn plaats blijft tot blootstelling aan water:het water breekt de kristalstructuur af, waardoor de structuur gedwongen wordt samen te trekken.

Het team noemde hun product een waterresponsieve, vormadaptieve polymeerfilm (WRAP). Uit tests bleek dat hun films niet alleen krimpen, maar zich ook aanpassen aan objecten wanneer ze eroverheen worden gespannen. Het team creëerde vervolgens elektroden voor gebruik met hun WRAP door elektronengeleidende metaallagen te gebruiken met een isolerend materiaal eroverheen. Vervolgens hebben ze de elektroden aangebracht door ze in te kapselen met een andere isolatielaag.

Tot nu toe hebben de onderzoekers hun film alleen in laboratoriumomgevingen getest, maar ze zijn ervan overtuigd dat de film goed zal werken in het lichaam, en zodra dat is aangetoond, zouden de daarop gebaseerde producten geschikt moeten blijken voor gebruik in een grote verscheidenheid aan medische toepassingen.

Meer informatie: Junqi Yi et al, Op water reagerende supercontractiele polymeerfilms voor bio-elektronische interfaces, Natuur (2023). DOI:10.1038/s41586-023-06732-y

Polymeerfilms geïnspireerd op spinnenzijde verbinden biologische weefsels en elektronische apparaten, de natuur (2023). DOI:10.1038/d41586-023-03653-8

Journaalinformatie: Natuur

© 2023 Science X Netwerk