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科技大学(科大)领导的研究团队开发出一种新技术，可在大面积上自组装一层有序排列的氨基酸薄层，展现高压电强度，从而制造生物相容性和可生物降解的医疗微型设备，例如起搏器和植入式生物传感器，在不久的将来成为可能。

压电效应(机械能和电能之间的可逆转换)产生生物电，在生命系统中具有生理意义。人类胫骨在行走过程中产生的压电电荷促进骨骼重塑和生长。此外，呼吸过程中肺部产生的压电势可以帮助氧气与血红蛋白结合。

目前，大多数压电材料刚性、脆性，有的甚至含有铅、石英等有毒物质，不适合植入人体。氨基酸等压电生物材料是有前途的替代品，因为它们自然地表现出生物相容性、可靠性和可持续性。然而，事实证明，以一致的方向大规模操纵生物分子以使其正确发挥作用已被证明是困难的，并且在 80 年来一直是国际学术挑战。

为了解决这一长期存在的挑战，科大机械与航空航天工程学系副教授杨正宝教授领导的团队最近开发了一种主动自组装策略，通过协同纳米限制和原位定制压电生物材料薄膜。极化(见图)。它使生物分子能够在非常大的区域内以相同的方向自组装。更重要的是，基于这项新技术，研究小组发现一种氨基酸β-甘氨酸薄膜表现出11.2pmV -1的增强压电应变系数，这是其他生物分子薄膜中最高的。

他们的自组装压电生物分子薄膜能够通过肌肉拉伸、呼吸、血流和微小身体运动产生的机械应力产生电信号。由于不需要电池，它们在完成任务后会简单地溶解在体内。

杨教授说：“我们的研究表明整个β-甘氨酸薄膜具有均匀的高压响应和优异的热稳定性。β-甘氨酸纳米晶薄膜优异的输出性能、天然生物相容性和生物可降解性对于高性能瞬态生物机电应用具有实际意义，例如植入式生物传感器、生物可吸收电子产品的无线充电电源、智能芯片和其他生物医学工程用途”。

该团队将继续研究如何提高薄膜与生物组织匹配的灵活性，并实现生物可吸收压电薄膜的低成本批量生产。他们还希望在动物身上进行实验，以证明其在体内的生物医学应用。

这项研究是与城市大学和澳大利亚卧龙岗大学合作进行的。该研究成果近日发表在《自然通讯》杂志上。