研究人员制作用于生物传感应用的超材料丝绸复合材料

美国塔夫茨大学工程学院和波士顿大学的研究人员在可植入的生物相容性丝基板上制作了第一个大面积超材料结构,并对其进行了表征。

这项研究发表在2010年7月21日的《先进材料》杂志上,为开发一类受超材料启发的可植入生物传感器和生物探测器提供了一条有前景的道路。欧洲杯足球竞彩

超材料是欧洲杯足球竞彩人造电磁复合材料,通常由高导电金属制成,其结构对电磁波的反应方式与自然材料中的原子不同。最具未来主义色彩的超材料会吸收所有的光,产生热量欧洲杯足球竞彩摧毁癌变组织,或者使物体周围的光线完全弯曲,使物体隐形——这对科幻小说或间谍小说的粉丝来说是一种想象中的乐趣。欧洲杯线上买球

“然而,超材料的真正威力在于,可以在精确控制的目标频率下,利用用欧洲杯足球竞彩户设计的电磁响应来构造材料。这为新型电磁行为打开了大门,比如负折射率、完美透镜、完美吸收器和隐形斗篷。”奥梅内托还在塔夫茨文理学院物理系任职。欧洲杯线上买球

该团队专注于在太赫兹频率下共振的超材料丝绸复合材料。这是许多化学和生物制剂显示独特“指纹”的频率,这可能被用于生物传感。

小天线合二为一

研究人员使用荫罩蒸发技术,用微模板直接将金基超材料结构喷涂在预先制作的丝绸薄膜上。将这种超材料喷到柔韧的丝绸薄膜上,就可以制成一种柔韧的复合材料,它可以被包裹成胶囊状的小圆柱体。

丝膜在太赫兹频率下是高度透明的,因此超材料丝复合材料表现出强烈的共振电磁响应。每个制作的样品有1平方厘米,包含10,000个超材料谐振器,在期望的频率下具有独特的谐振响应。

据菲奥伦佐·奥梅内托(Fiorenzo Omenetto)说,研究小组将这一概念比作“一种非常奇特的天线——实际上,许多小天线表现为一个。”蚕丝超材料复合材料对蚕丝基体的介电性能敏感,可以监测蚕丝与局部环境的相互作用。例如,这种超材料可能预示着掺杂了蛋白质或酶的生物反应性丝基质的变化。”

波士顿大学的Richard Averitt教授是Omenetto的合作者之一,也是超材料方面的专家,他说,在黄金超材料中加入像蚕丝这样的纯生物基质,为不可预见的应用增加了巨大的灵活性和机会。欧洲杯足球竞彩

胡涛(音译)曾是波士顿大学(Boston University)的研究生,现在是奥梅内托实验室的博士后助理,他说,共振反应可以作为一种可植入的电磁信号,用于造影剂或生物跟踪应用。

原位Bio-Sensing

为了证明这一概念,研究人员进行了一系列体外实验,以检测丝超材料植入肌肉组织薄片后的电磁响应。欧洲杯足球竞彩他们发现,这种超材料在植入后仍保留了其新颖的共振欧洲杯足球竞彩特性。陶说,同样的过程可以很容易地用于在其他频率下制造丝绸超材料。欧洲杯足球竞彩

Omenetto说:“我们的方法为诸如植入医疗设备的原位生物传感和从人体内部传输医疗信息等应用提供了巨大的前景。”“想象一下监控药物洗脱心脏支架的药物输送速度的好处,制造一个完美的吸收器,可以植入体内通过加热攻击病变组织,或者在器官周围包裹一件‘隐形斗篷’来检查它背后的组织。”

来源:http://www.tufts.edu/

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