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NEW 金星焕教授组，以丝绸蛋白质为基础的多用途电子纹身
- 2021-06-30
- 6762
2021-05-11
亚洲大学和PanOptics共同研究组利用丝绸蛋白质纳米纤维成功实现了多功能电子纹身。在画好想要的电路后，可将它作为附着在凹凸不平的皮肤组织上、诊断及药物传达用的新一代医疗保健元件。
我校金星焕教授（物理系·研究生院能源系统系，照片左）表示，成功实现了用碳纳米纤维墨水在丝绸蛋白质纳米纤维上绘制电路的方式的电子纹身。
此次研究成果于5月6日刊登在新材料领域最高权威杂志之一《Advanced Materials》卷头论文(Frontispiece)网络版面。论文题目是《皮肤上诊断及治疗应用的多功能极薄电子纹身(Multifunctional and Ultrathin Electronic Tattoo for On-Skin Diagnostic and Therapeutic Applications)》。此次研究是通过与光学专门企业PanOptics的产学合作研究进行的。第一作者是我校的Narenda GogulaBK研究助教（照片右侧），共同作者是Pan Optics代表理事金章善外3人参与。
最近，全世界对可附着在人体组织上的新一代医疗保健电子元件的研究非常活跃，可以直接读取和分析生物信号。为了体现这种用于医疗保健的电子元件，需要像实际生物组织一样柔软易拉伸的电子元件。对此，很多研究者一直在开发在柔韧基板上集成电极和电子元件，读取和分析多种人体信号的元件。这种形态的元件被解释为"人工模仿皮肤的电子元件"，被称为"电子皮肤"。
为了与这样开发的电子皮肤和实际人体皮肤进行完美的接口，必须能够沿着指纹等弯曲的表面粘贴，同时也要注重生物的适合性。因此，一直存在使用生物合成物质来实现电路非常薄的困难。
对此，金星焕教授共同研究组关注到了天然丝绸蛋白质。蚕茧中产生的丝绸蛋白质是生物亲和性、物理、化学性优秀、利用可能性较高的生物高分子材料。
首先，研究团队利用电辐射方法，制作了人类头发1/50的丝绸纳米纤维纸。利用碳纳米纤维墨水，用毛笔在丝绸纳米纤维纸上画出了想要的电路。随着墨水干涸，电路按照画的形状掉落，像纹身贴纸一样，只要将它放在沾有水的皮肤上，就可以形成电子纹身。
这样制作的电子纹身厚度非常薄，可以放在像指纹一样密密麻麻的褶皱表面，在除淋浴以外的其他日常生活中也可以保持稳定的电气特性。使用完电子纹身后，用湿巾等轻轻擦拭即可，因此管理起来也很容易。碳纳米纤维所造成的有害性，被植入在电子纹身中间的丝绸纳米纤维所阻断。
附着在皮肤上的电子纹身是用于心电图和肌电图检查的电极，或可应用于温热治疗或药物传递的贴片。如果给电子纹身注入微弱的电流或照射光线，就会因碳纳米纤维产生热量。
特别是可以利用光，意味着可以远程加热电子纹身，这可以解释为应用范围非常广。丝绸蛋白质上可搭载所需药物，可远程调节纹身温度，调节药物传递效率。
金星焕教授表示:"在人体皮肤上集成电子回路的研究虽然取得了很大进展，但是生物适合性及与生物组织的接口问题相对来说还是被忽视的"，"利用生物物质蛋白质，可以提供克服生物组织和电子元件不同物质差异的接口"。
金教授接着补充道"此次开发的材料技术展示了生物材料也可以应用于电子元件的体现，具有重大意义"，"今后可以应用于多种医疗保健元件和软机器人领域"。
此次研究由韩国研究财团主管的中坚研究者支援事业、BK21 Four事业和京畿道主管的地区合作研究中心事业(GRRC)、韩国能源技术评价院主管的能源人力培养事业支援进行。相关技术是通过与Pan Optics的产学合作研究开发的，在申请国内专利的同时转让了部分技术。
在蚕茧制成的丝绸纸上用传导性墨水画出电路后，可以像纹身一样贴在皮肤上。
(本文出现的所有人名均系音译)