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  可拉伸電子是近年來(lái)出現(xiàn)的一種具有顛覆性的技術(shù)。與傳統(tǒng)電子器件相比，可拉伸的電子器件突破了剛性基底的限制，具有輕質(zhì)、柔軟、可折疊、可延展變形等特點(diǎn)，能夠與皮膚表面共形接觸，在可穿戴健康監(jiān)測(cè)、醫(yī)療治療等領(lǐng)域展現(xiàn)出光明的發(fā)展前景。近年來(lái)，大量柔性可穿戴電子器件被用于生理信號(hào)檢測(cè)，以及糖尿病、神經(jīng)痛等慢性疾病治療。針對(duì)惡性腫瘤的可穿戴治療的器件則較少，新型材料的快速發(fā)展為變革相關(guān)治療方法提供了重要契機(jī)。將可拉伸電子技術(shù)應(yīng)用于腫瘤的便攜治療，有望提供一種智能可控的治療方案。

  近日，南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院孔德圣教授團(tuán)隊(duì)和寧興海教授團(tuán)隊(duì)合作，報(bào)道了一種可拉伸電子治療貼片用于癌癥術(shù)后治療，可以保形貼合在術(shù)后傷口上，通過(guò)智能手機(jī)無(wú)線(xiàn)控制進(jìn)行電熱療與化療的聯(lián)合輔助療法，有效遏制腫瘤復(fù)發(fā)，展示了可拉伸電子在穿戴治療領(lǐng)域中的廣闊應(yīng)用前景。研究成果以“Stretchable and Skin-Attachable Electronic Device for Remotely Controlled Wearable Cancer Therapy”為題發(fā)表于《Advanced Science》上。

【穿戴式可拉伸電子貼片的應(yīng)用場(chǎng)景】

圖1. 用于術(shù)后腫瘤治療的穿戴式可拉伸電子貼片。（A）可拉伸電子貼片與術(shù)后傷口連接示意圖，在智能手機(jī)遠(yuǎn)程命令下按需啟動(dòng)熱療和化療。（B）不同機(jī)械變形的電子貼片。

【可拉伸電阻加熱器的制備及性能】

圖2.（A）液態(tài)金屬導(dǎo)電材料電阻與應(yīng)變的關(guān)系。（B）不同拉伸應(yīng)變條件下蛇形鏤空結(jié)構(gòu)的液態(tài)金屬微網(wǎng)。（C）不同輸入電壓下的溫度時(shí)間曲線(xiàn)。（D）在不同電壓下，加熱器的紅外熱像圖。（E）1.5 V驅(qū)動(dòng)電壓下，加熱器在開(kāi)/關(guān)120次循環(huán)下的溫度響應(yīng)曲線(xiàn)。（F）1.5 V驅(qū)動(dòng)電壓下，液態(tài)金屬導(dǎo)電材料飽和溫度與應(yīng)變的關(guān)系。

【順應(yīng)性復(fù)合纖維織物的制備及性能】

圖3.（A）順應(yīng)性復(fù)合纖維織物的制備示意圖。（B）復(fù)合纖維織物初始狀態(tài)（上）和熱處理后的微觀形貌（下）。（C）負(fù)載藥物模型RhB的復(fù)合纖維織物在不同應(yīng)變下的光學(xué)圖片。（D）復(fù)合纖維織物初始狀態(tài)和熱處理后的應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)。（E）復(fù)合纖維織物的多次DSC掃描曲線(xiàn)。（F）在不同溫度下復(fù)合纖維織物中DOX的釋放量。（G）復(fù)合纖維織物脈沖式熱響應(yīng)所對(duì)應(yīng)的藥物釋放曲線(xiàn)。（H）在不同應(yīng)變下，復(fù)合纖維織物中DOX的累積釋放量。（I）不同處理?xiàng)l件下，腫瘤細(xì)胞的存活率。

圖4.（A）可拉伸電子貼片逐層結(jié)構(gòu)示意圖。（B）不同應(yīng)變下電子貼片的光學(xué)照片。（C）集成系統(tǒng)的光學(xué)照片（上）和工作原理（下）。（D）不同驅(qū)動(dòng)模式下，電子貼片溫度和功率的關(guān)系。（E）不同應(yīng)變下電子貼片工作時(shí)的紅外熱像圖。（F）集成系統(tǒng)穿戴在小鼠身上。（G）集成系統(tǒng)穿戴在人體前臂。

【體內(nèi)腫瘤治療效果】

圖5.（A）不同治療組小鼠的腫瘤生長(zhǎng)曲線(xiàn)。（B）治療結(jié)束后，離體腫瘤的光學(xué)照片。（C）離體腫瘤組織的病理學(xué)分析。

  原文鏈接：Xiaohui Ma, Xiaotong Wu, Shitai Cao, Yinfeng Zhao, Yong Lin, Yurui Xu*, Xinghai Ning*, and Desheng Kong*, Stretchable and Skin-Attachable Electronic Device for Remotely Controlled Wearable Cancer Therapy, Advanced Science, 2023, 2205343

  https://doi.org/10.1002/advs.202205343

作者介紹

  孔德圣，教授、博士生導(dǎo)師。博士畢業(yè)于美國(guó)斯坦福大學(xué)材料系，并在斯坦福大學(xué)化工系完成博士后研究。目前就職于南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院材料科學(xué)與工程系，入選國(guó)家“海外高層次人才”計(jì)劃青年項(xiàng)目、江蘇省“雙創(chuàng)人才”，擔(dān)任中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)青年工作委員會(huì)理事。發(fā)表研究論文>80篇，引用次數(shù)>18000次，入選2018-2021年度跨學(xué)科領(lǐng)域全球“高被引科學(xué)家”名單。

  寧興海，教授、博士生導(dǎo)師、第五批青年入選者。博士畢業(yè)于美國(guó)佐治亞大學(xué)；2009至2011年間，在佐治亞理工從事博士后研究；2012至2014年間受聘于加州伯克利大學(xué)，擔(dān)任項(xiàng)目科學(xué)家；2014年入選中組部第五批青年；同年加入南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系任教授。長(zhǎng)期從事生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究工作，致力于開(kāi)展化學(xué)、分子生物學(xué)、藥學(xué)、材料學(xué)、和醫(yī)學(xué)等多學(xué)科交叉領(lǐng)域最前沿和最具挑戰(zhàn)性的研究。通過(guò)綜合運(yùn)用基礎(chǔ)學(xué)科理論和工程技術(shù)，結(jié)合基因和細(xì)胞治療的需求，設(shè)計(jì)功能性生物材料和器件，發(fā)展新的疾病診斷及治療的原理、技術(shù)和產(chǎn)品。

  徐郁蕊，博士畢業(yè)于南京大學(xué)材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)，在南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院從事博士后研究，入選江蘇省“卓越博士后計(jì)劃”。致力于生物醫(yī)學(xué)的轉(zhuǎn)化研究，集中在基礎(chǔ)科研與前沿技術(shù)創(chuàng)新并重的轉(zhuǎn)化研究進(jìn)行深入探索，拓展生物醫(yī)學(xué)技術(shù)的新發(fā)展。