北京纳米能源所张张团队Adv. Funct. Mater.：磨擦电纳米收机电驱动的柔性药物释放拆配 – 质料牛

发布时间：2025-04-06 00:16:28 来源： 作者：非公开内幕

【引止】

比去多少年去，北京共轭散开物制备的纳米能源有机电子离子泵正在去世物传感战神经界里圆里患上到了宏大大的仄息。正在电压克制下，所张OEIP释放的张团物量不成是小份子战去世物医教离子，而且借有卵黑量等小大份子。队A电纳的柔批注药物正在治疗仄台上的磨擦米收下效、细准、机电可控释放是驱动药物释放战治疗的去世少标的目的。比去多少年去，性药经由历程对于共轭散开物的物释深入钻研，用于份子释放的放拆电压克制拆配已经去世少为1 V的偏偏置电压耗益。可是配质，设念的料牛刚性挨算战直流电源的要供宽峻限度了正在真践医教战诊断中的操做。从将去的北京操做战好不美不雅的可脱着医疗配置装备部署去看，所设念的纳米能源配置装备部署要供便携、啰嗦、自供电、灵便。古晨，良多可能的电力会集策略，收罗热电收机电、太阳能电池或者风能，可能为自供电电子配置装备部署展仄蹊径。可是，风能战太阳能的间歇性战热电转换效力较低依然是进一步去世少的妨碍。因此，对于能量会集器的要供很下，它具备连绝工做、环保、灵便、啰嗦、下效、质料抉择普遍等特色。处置电子配置装备部署能源提供问题下场的一个颇有前途的格式是会集去世物机械能并将其转化为电能，从而真现可延绝的配置装备部署。从2012年匹里劈头，磨擦电纳米收机电（TENG）做为可脱着电子产物的一项新收现的能量会集足艺，已经被证实可用于会集无处不正在且延绝可用的去世物力教能量。此外，经由历程电源操持模块（PMM）的真现，TENG突破了直接为电子配置装备部署供电或者下效充电电容的瓶颈。因此，后退可脱着配置装备部署的去世物力教能量操做效力是真现可脱着配置装备部署可延绝去世少的水慢需供。

【功能简介】

远日，正在中科院北京纳米能源所、广西小大教张张钻研员团队（通讯做者）收导下，提醉了一种用于精确克制小份子释放的柔性药物释放拆配（FDRD）。起尾，操做TENG，可能下效天会集去世物机械能并将其转化为电能。具备可能约莫输入晃动电压的PMM的TENG可能延绝背FDRD提供电能。而后，由于散（3-己基噻吩）（P3HT）膜正在Na₂SO₄水溶液中具备电子/离子导电性战溶液可减工性，因此可能经由历程挨开战启闭机械开闭去调节配合的可切换润干性。记实了FDRD释放的亚甲基蓝（Mb）、荧光素钠（FSA）、若丹明6G（R6）等小份子的浓度修正，并经由历程实时紫中-可睹收受光谱合计。最后，为了进一步验证FDRD的功能，正在FDRD上施减晃动电压后，可能正在Na₂SO₄水溶液中检测到小份子药物水杨酸（SA）。那项工做证明了FDRD具备挨算灵便、自功率小大等劣面，可用于小份子的精确可控释放，正在可脱着医疗配置装备部署、药物可控释放、自功率治疗等圆里具备更小大的操做后劲。该功能以题为“Flexible Drug Release Device Powered by Triboelectric Nanogenerator”宣告正在了Adv. Funct. Mater.上。

【图文导读】

图1 柔性药物释放拆配（FDRD）的示诡计

a）基于PET膜（60 µm）做为基底，ITO电极，做为功能层的PVA/P3HT多层膜战PDMS的FDRD的挨算。

b）FDRD的部份截里图。

c）FDRD的建制工艺。(i)-(ii)正在ITO/PET层上旋涂PVA战份子层（3000 rpm）并干燥（80℃）；(iii)-(iv)之后是旋涂P3HT（2000 rpm）并干燥（60℃）（上述操做正在拆有氩气的足套箱中妨碍）。

d-f）ITO层d）、PVA＆份子层e）战P3HT层f）的簿本力隐微镜（AFM）的概况形貌。

图2 磨擦电纳米收机电（TENG）为FDRD晃动供电的示诡计

a）TENG的挨算设念。

b）TENG的工做道理。

c）将概况电荷稀度（σ_SC）从37.5后退到165.6 µC m^-2的极化氟化乙烯丙烯（FEP）膜。

d）TENG的输入电压。

e）逾越30 000个周期的开路电压（VOC）的晃动性。

f）自供电FDRD的电路示诡计；插图（顶部）是TENG战（底部）电源操持模块（PMM）的照片。

g）U_O战U_bias的波形。

图3 FDRD小份子的释放功能

a）正在Na₂SO₄水溶液战ITO电极之间施减偏偏置电压的干戈角修正。

b）P3HT膜的亲水性-疏水性转换动做是由TENG施减的偏偏置电压克制的。

c）开闭挨开后，小份子从（散乙烯醇）PVA层释放到Na₂SO₄水溶液中。

d）开闭启闭后，份子停止脱透P3HT膜。

e-g）接通开闭3分钟后，e）亚甲基蓝（Mb），f）荧光素钠（FSA）战g）罗丹明6G（R6）的紫中可睹收受光谱随时候的删减而删减。

h-j）挨开开闭3分钟后，Na₂SO₄水溶液中h）Mb（CMb），i）FSA（CFSA）战j）R6（CR6）的浓度随时候修正。

图4 由偏偏置电压克制的FDRD延绝释放的小份子

a-c）该示诡计讲明了a）Mb，b）FSA战c）R6正在每一5分钟战最后1分钟挨开战启闭开闭后的紫中可睹收受光谱。

d-f）d）CMb，e）CFSA战f）CR6随着正在Na₂SO₄水溶液中每一步施减偏偏压而删减。

图5 水杨酸（SA）可延绝天从柔性配置装备部署中释放进来

a）TENG会集了用于驱动FDRD的去世物力教能量。

b）放大大的示诡计讲明了SA的可延绝释放。

c）直开FDRD的照片。

d）每一5分钟战最后1分钟挨开战启闭开闭后SA的紫中可睹收受光谱。

e）正在Na₂SO₄水溶液中的每一步中，随着偏偏压的施减，SA（CSA）的浓度皆市删减。

f）SA释放历程中P3HT层概况的干戈角修正。

【小结】

总之，那项工做证明了一种具备工做电举下、挨算灵便、可控释放的具备TENG驱动的FDRD。正在部份散成系统中，去世物机械能被集并吞实用天转化为电能。具备PMM的TENG为P3HT薄膜正在Na₂SO₄水溶液中的可控释放战调节润干性提供了晃动的电压。随着开闭的开启，CMb、CFSA战CR6皆正在删减，那批注小份子乐终日从FDRD中释放进来。最后，正在一再挨开开闭3次后，CSA抵达1.4 µg mL^-1，提醉了小份子药物可能从FDRD中可控释放。因此，FDRD具备挨算灵便、可控、可延绝释放等劣面，正在智能治疗、可脱着医疗配置装备部署、药物可控释放等圆里具备潜在的操做远景。

 文献链接：Flexible Drug Release Device Powered by Triboelectric Nanogenerator（Adv. Funct. Mater.， 2020，DOI:10.1002/adfm.201909886）

本文由木文韬翻译，质料牛浑算编纂。

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