還原石墨烯氧化物 (rGO) 用於生物電子界面 (BEI) 膜的先期研究_生醫 (#46*) *規劃中

2015-6-28

這周又收到五個項目提案開始進行，其中包括一項工藝及四項生醫領域的項目。我現在就像站在這群巨人的肩膀上看世界，越來越清楚石墨烯可以做到甚麼境界。最近知乎有人邀約我回答任正非說過「石墨烯時代將顛覆硅時代」，我舉個例子跟朋友說，我有次想在手提袋拿出充電器，看不到裡面只好用手去撈很久也找不著。結果我把袋口上面的文件拿起來後，很快看清楚就拿到了。這些大老沒有實際進入石墨烯產業就在大放厥詞，這就是大陸普遍存在的亂象。

這篇談到生醫類應用技術的生物電子界面膜。其實我對生醫這塊領域雖然高度關注，但卻不是這個背景出來的，很多都是透過與研究組討論過程來學習的，也因為這種境遇才會不斷超越自己往不同學科去涉獵。當微型的生物電子組件被植入於內髒的任何部分，其能被連附到外周神經系統，實現對特定器官及功能性之治療效果。此類生物電子組件即可利用與少數的神經纖維之交互作用，使得它們更容易處理到目標神經系統，進而廣泛應用於治療高血壓、睡眠呼吸暫停症、慢性疾病、阿茲海默症、帕金森症等。綜合此生物電子醫學的未來研究路徑有三﹕一是創造一個內臟神經圖譜﹔二是透過神經界面技術的進步﹔三是建立早期治療的可行性。

藉由外加電特性於生物界面是目前世界的研究趨勢。因為當具備靈活運用人們熟悉的電特性作偵測及控制功能，代表我們將能以電子系統的導入作實時性 (real time) 監控，進一步由量化的電訊息來探討生物系統內難以定量的實時型態的變化，如以電生理訊號了解生物體內的表現、或以電控的方式改善生物體內之神經缺陷反映於帕金森症的治療上，而這個關鍵性的生物界面就是生物電子界面 (bioelectronics inferfaces, BEIs)。目前有機 BEI的發展主要以導電高分子與奈米碳材這兩個系統來發展，因為有機BSI系統同時具有離子化的官能基及導電的 p電子結構，可扮演生物體與電子組件之間的雙向溝通角色。

常見的 PEDOT系之 BEI電極材料工藝中，多不會選擇商業化的水溶性 PEDOT：PSS容易進行混摻、改質及塗布，因為這類工藝製作出的BEI電極會有二次溶解或過度膨潤的問題。要解決這個問題就要從 EDOT單體進行電聚合或氧化聚合之工藝來提升 BEI材料之水中操作穩定性。在電聚合方面因工藝問題受限於導電基板為前提，而氧化聚合方面必須使用有機金屬氧化劑及後續大量的溶劑清洗過程，所以，以上有機 BEI工藝均不適合後續之 BEI器件整合及應用。

我們選擇 PEDOT- rGO的協同作用來進行，以 rGO來取代常見不導電的PSS材料之摻雜，目的在提高材料的導電度。這裡補充說明的是前面兩種應用技術的延伸，一是透明導電漿的 PEDOT：PSS我們本來就準備自行合成 PEDOT﹔另外，前篇提到的氣體感測器應用到的 plasma技術。本項目以大氣電漿的氣氛來精準控制 GO材料進行氧化及還原反應，在不明顯改變 PEDOT電特性前提下，提升 rGO材料上之導電度及羧酸基含量，進而幫助 BEI電極之電子傳輸及其表面的生物化學分子之接枝﹔以 PEDOT材料來提升奈米碳材於基材之接著特性，並藉由不同高分子之比例調整，改變目標材料之軟硬程度及電極表面型態。

nn另外預告一下，這個項目將首次導入全球獨步之乾式製程之 GO，敬請期待。
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