电子产品与人体相融合——活生物电子集成原型创建

晶圆般薄的贴片包含柔性电子电路、由木薯淀粉和明胶制成的凝胶以及有助于治疗皮肤病的友好细菌。图片来源：JIUYUN SHI、田博之/芝加哥大学

多年来，科学家一直在探索如何更好地将电子产品（刚性、金属、笨重）与人体（柔软、灵活、精致）相融合。在一项最新研究中，他们创造出了一种活生物电子集成原型：活细胞、凝胶和电子设备的组合，这一原型还可与活组织整合。研究成果发表在最新一期《科学》杂志上。

美国芝加哥大学田博之实验室致力于揭示活细胞和组织如何与合成材料相互作用的基本原理。他们之前曾开发了一种微型起搏器，能用特殊材料进行控制，这些材料构成了骨植入物的基础。现在，他们开辟出一种全新结合方法。

一般来讲，生物电子设备都是由电子产品本身和一层柔软层组成。此次研究团队决定集成第三个组件——活细胞。他们对某些细菌的愈合特性很感兴趣，例如表皮链球菌，这是一种天然生活在人体皮肤上的微生物，已被证明可减少炎症。

团队创建了一个由3个组件组成的设备：框架是带有传感器的薄而灵活的电子电路；它上面覆盖着由木薯淀粉和明胶制成的凝胶；最后，将表皮链球菌塞入凝胶中。

当设备放置在皮肤上时，细菌会分泌出减少炎症的化合物，传感器则会监测皮肤温度和湿度等信号。小鼠测试显示，该设备可持续监测和改善牛皮癣样症状，却完全不会刺激皮肤。实验中小鼠皮肤炎症显著减轻。

初步测试持续了一周，研究人员希望该设备可使用半年或更长时间。为方便治疗，该设备还可冷冻干燥储存，并在需要时补充水分。

除了治疗皮肤病外，研究人员还设想将该设备用于加速伤口愈合，并将这一原型扩展到其他组织类型和细胞类型。