一滴“水”将超薄器件薄膜精准贴在生物组织上 液滴打印新技术问世

在可穿戴电子、脑机接口、神经修复等前沿技术中，有一个难以解决的问题：如何将超薄的电子器件膜无损、紧密地贴在有复杂纹理的生物组织(如大脑沟回、圆柱形的神经束)上?中国科学院化学研究所宋延林团队成功研发一种新技术——液滴打印，其能够将精细的电子器件“温柔地”转移到各种复杂表面，在不损伤器件的前提下实现精准贴合。这一研究成果发表在12日出版的国际学术期刊《科学》上。

很多前沿技术的应用都需要将柔性电子器件像皮肤一样，保形地贴合在生物组织表面。这些柔性电子器件通常由金属导电材料、半导体材料与高分子基底复合而成，其厚度仅为几微米至几十微米，而且非常柔软。“这个过程有点像给手机贴膜。在一个平面上贴没有复杂结构和功能的膜，都会遇到有气泡、破损、位置不准等问题，更何况是在形状不规则的生物组织上。”宋延林解释，而且，越薄的薄膜，机械强度越低，在贴合时更容易破损，引起金属线路断裂或器件失效。

研究团队借助一滴“水”找到了解决方案——以液滴作为媒介，在电子薄膜与目标表面之间构建一个液体润滑界面，真正实现了“贴得好、印得准、膜不破”。宋延林解释，当使用液滴来拾取和转印薄膜时，液体会存在于膜与目标表面之间，不仅可以产生毛细力，逐渐将薄膜“拉贴”在凹凸不平的结构上，而且液体层会形成类似润滑油的效果，使薄膜在变形时可以在润滑液体上自由滑动。同时，液滴中的微量高分子材料还可以调控三相接触线的运动，实现薄膜的高精度转印。

研究人员在草履虫和小鼠等生物上进行了技术验证。结果发现，即使是厚度仅为150纳米(头发丝尺寸的几十分之一)的金膜，也可以通过液滴打印完好无损地贴合在凹凸不平的贝壳、微米尺寸的草履虫、蒲公英纤维上。更重要的是，这一技术在活体动物实验上展现了出色的效果——研究人员将超薄硅基电子膜通过液滴打印技术打印在小鼠的坐骨神经和大脑皮层上，电子膜与动物组织形成了无损的保形贴合。随后，研究人员通过光照成功触发小鼠腿部规律运动，并同步采集到清晰的神经电信号。

据了解，这一技术不仅适用于皮肤电子、脑机接口、神经调控器件，而且可拓展到可穿戴设备、智能显示、生物制造和组织工程等多个交叉领域。