近日，东南大学生物科学与医学工程学院青年教师张含悦与化学化工学院熊仁根教授合作，首次将铁电化学与生物电子学有机结合，创新性地研发出了一种新型的有机铁电晶体，不仅可以在生物体内进行降解，而且压电性能良好，有望成为植入式瞬态电子学领域的候选材料。相关成果发表于国际期刊《科学》上。

植入式压电生物医学器件的研究日渐兴盛。压电材料是一类可以实现机械应力和电信号相互转换的功能材料。“目前，无机压电陶瓷和压电聚合物占据了应用的主流，但它们是不可生物降解的，所以这些传统压电材料制成的植入式电子器件应用于人体将面临二次手术移除的风险。”张含悦介绍，因此，基于可生物降解材料的植入式瞬态电子器件有望为医学领域带来重要变革。这些电子器件能够在可控的时间内工作，完成工作后自行溶解在体内，且不产生有毒有害的物质。其中，天然压电生物材料在这一方面显示出许多优势。但它们的压电性能不佳，这极大地限制了自身在生物医学中的应用。

而分子铁电材料具有合成简单、易于加工、轻量、生物相容性好和物理性能可调等独特优势，有望成为植入式瞬态电子器件的理想候选材料。因此，亟待开发具有高压电性的可生物降解分子铁电材料。熊仁根教授是铁电化学领域的创立者。在过去十余年间，他带领团队聚焦分子铁电材料的化学设计与研究。今年，团队开发了一例有机小分子铁电体，实现了小分子压电性能四倍的提升。

这一发现使得可植入式压电材料的压电性能达到新的高度。通过压电力显微镜技术和电滞回线测试系统性地表征了该化合物的铁电性。其相邻分子间相互作用形成了二维氢键网络，这一特性使得HFPD晶体易溶于多种溶剂（尤其是体液），这有助于化合物在生物体内的降解。

该化合物兼具良好的生物安全性、生物相容性和生物降解性。考虑到晶体的脆性和刚性，张含悦和熊仁根团队通过溶液蒸发法制备了一款柔性压电复合薄膜。基于该压电复合薄膜，团队还组装一个可控的瞬态机电器件，并证实具有良好的生物传感性能。这一研究为可降解植入式电子医疗器件提供了有前途的候选材料，也为分子压电材料提供了与人体健康密切相关的重要应用出口。

通讯员 许华铭

南京日报/紫金山新闻记者 何洁