尽管真正的“半机械人”（部分为人类，部分为机器人）是科幻小说，但研究人员正在采取步骤将电子与人体结合起来。这样的设备可以监视肿瘤的发展或站在受损的组织中。但是将电子设备直接连接到人体中的人体组织是一个巨大的挑战。现在，一个团队正在报告用于组件的新涂层，这些涂层可以帮助他们更轻松地适应这种环境。
研究人员将在今天（2020年7月17日）在美国化学学会（ACS）2020年秋季虚拟会议暨展览会上展示他们的结果。ACS将在星期四举行会议。它以关于广泛的科学主题的6,000多个演讲为特色。
“我们之所以想出这个项目，是因为我们试图将刚性的无机微电极与大脑连接，但是大脑是由有机的，咸的，活的材料制成的，”负责这项研究的戴维·马丁博士说。“效果不好，所以我们认为必须有更好的方法。”
传统的微电子材料，例如硅，金，不锈钢和铱，在植入时会造成疤痕。对于肌肉或大脑组织中的应用，需要传递电信号以使其正常运行，但是疤痕会中断这种活动。研究人员认为涂层可以起到帮助作用。
PEDOT与马来酰亚胺的分子模型；碳原子为灰色，氧为红色，氮为蓝色，硫为黄色，氢为白色。
特拉华大学的马丁说：“我们开始研究在非生物设备中使用的有机电子材料，例如共轭聚合物。”“我们发现了一个化学稳定的例子，该例子作为电子显示器的抗静电涂料被商业出售。”经过测试，研究人员发现该聚合物具有将硬件和人体组织连接所需的特性。
马丁说：“这些共轭聚合物具有电活性，但也具有离子活性。”“抗衡离子为它们提供所需的电荷，因此当它们运行时，电子和离子都会四处移动。”这种聚合物被称为聚（3,4-乙撑二氧噻吩）或PEDOT，可通过将其阻抗降低两到三个数量级来显着改善医疗植入物的性能，从而提高患者的信号质量和电池寿命。
此后，马丁确定了如何专门化聚合物，将不同的官能团置于PEDOT上。在乙二氧基噻吩（EDOT）单体中添加羧酸，醛或马来酰亚胺取代基可为研究人员提供多种功能，可制备出具有多种功能的聚合物。
马丁说：“马来酰亚胺特别强大，因为我们可以点击化学取代来制造功能化的聚合物和生物聚合物。”将未取代的单体与马来酰亚胺取代的单体混合会产生一种材料，该材料团队可以在许多位置连接肽，抗体或DNA。他说：“命名您最喜欢的生物分子，您原则上可以制造出具有您可能感兴趣的任何生物功能基团的PEDOT膜。”
最近，马丁的小组制作了一种PEDOT膜，该膜上附着了血管内皮生长因子（VEGF）的抗体。VEGF在受伤后刺激血管生长，并且肿瘤劫持了该蛋白以增加其血液供应。该团队开发的聚合物可以充当传感器，以检测VEGF的过表达，从而检测疾病的早期阶段，以及其他潜在的应用。
其他功能化的聚合物上也带有神经递质，这些薄膜可以帮助感知或治疗大脑或神经系统疾病。到目前为止，该团队已经用多巴胺制备了一种聚合物，该聚合物在成瘾行为以及EDOT单体的多巴胺官能化变体中起着重要作用。马丁说，这些生物合成的混合材料有一天可能会在将人工智能与人脑融合中有用。
马丁说，归根结底，他的梦想是能够定制这些材料在表面上的沉积方式，然后将它们放入生物体的组织中。“在生物体内以受控方式进行聚合的能力将令人着迷。”
有关此主题的新闻发布会将于东部时间在线2020年8月19日（星期三）举行。
研究人员感谢美国国家科学基金会和特拉华大学的支持和资助。
