3月29日，最新一期《科學(xué)（Science）》以長文形式發(fā)表題為“具有大壓電響應(yīng)的可生物降解鐵電分子晶體”的文章，該成果由東南大學(xué)生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院青年教師張含悅與化學(xué)化工學(xué)院熊仁根教授等合作，團隊首次將鐵電化學(xué)與生物電子學(xué)有機結(jié)合，創(chuàng)新性地開發(fā)了一例壓電響應(yīng)直追無機陶瓷鈦酸鋇的可生物降解有機鐵電晶體。張含悅為文章共同第一作者（排名第一）兼共同通訊作者，東南大學(xué)為第一通訊單位。

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對醫(yī)療健康的需求不斷增加。植入式壓電生物醫(yī)學(xué)器件的研究日漸興盛，這有望極大地改善人們的生活質(zhì)量。壓電材料是一類可以實現(xiàn)機械應(yīng)力和電信號相互轉(zhuǎn)換的功能材料。目前，無機壓電陶瓷和壓電聚合物占據(jù)了應(yīng)用的主流，但它們是不可生物降解的，故這些傳統(tǒng)壓電材料制成的植入式電子器件應(yīng)用于人體將面臨二次手術(shù)移除的風(fēng)險。

因此，基于可生物降解材料的植入式瞬態(tài)電子器件有望為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來重要變革。這些電子器件能夠在可控的時間內(nèi)工作，完成工作后自行溶解在體內(nèi)，且不產(chǎn)生有毒有害的物質(zhì)。其中，天然壓電生物材料在這一方面顯示出許多優(yōu)勢。但它們的壓電性能不佳，這極大地限制了它們在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。

而分子鐵電材料具有合成簡單、易于加工、輕量、生物相容性好和物理性能可調(diào)等獨特優(yōu)勢，有望成為植入式瞬態(tài)電子器件的理想候選材料。因此，亟待開發(fā)具有高壓電性的可生物降解分子鐵電材料。

東南大學(xué)熊仁根教授是鐵電化學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)立者。在過去十余年間，他帶領(lǐng)團隊聚焦于分子鐵電材料的化學(xué)設(shè)計與研究。今年，基于鐵電化學(xué)的氫/氟取代策略和晶體工程，團隊開發(fā)了一例有機小分子鐵電體，實現(xiàn)了小分子壓電性能四倍的提升。

這一發(fā)現(xiàn)使得可植入式壓電材料的壓電性能達到新的高度。通過壓電力顯微鏡技術(shù)和電滯回線測試系統(tǒng)性地表征了該化合物的鐵電性。其相鄰分子間相互作用形成了二維氫鍵網(wǎng)絡(luò)，這一特性使得HFPD晶體易溶于多種溶劑（尤其是體液），這有助于化合物在生物體內(nèi)的降解。

該化合物兼具良好的生物安全性、生物相容性和生物降解性。考慮到晶體的脆性和剛性，該團隊通過溶液蒸發(fā)法制備了一款柔性壓電復(fù)合薄膜?；谠搲弘姀?fù)合薄膜，團隊還組裝一個可控的瞬態(tài)機電器件，并證實具有良好的生物傳感性能。這一研究為可降解植入式電子醫(yī)療器件提供了有前途的候選材料，也為分子壓電材料提供了與人體健康密切相關(guān)的重要應(yīng)用出口。

Science審稿人對于該工作給予了高度評價，認為它是瞬態(tài)可植入壓電材料領(lǐng)域里程碑式的關(guān)鍵突破，在鐵電分子晶體中實現(xiàn)如此優(yōu)異的壓電性能是壓電材料發(fā)展的一個里程碑。

據(jù)介紹，張含悅的研究方向為分子鐵電體的化學(xué)設(shè)計及其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，并專注于有機硅鐵電體的研究。她致力于圍繞生物醫(yī)學(xué)問題，展開鐵電化學(xué)與生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的交叉研究。

校對 李?；?/p>