科学家们操纵我们皮肤中的色素使下一代生物植入物成为可能常静

科学家们操纵我们皮肤中的色素，使下一代生物植入物成为可能

几十年前，科学家们兴奋地发现，真黑素 - 一种负责使皮肤和头发变黑的天然色素 - 可以导电。这立即提高了其在植入式电子设备中使用的可能性。而且由于黑色素已经在体内自然发现，因此可以保证生物相容性然而，尽管操作颜料需要相当大的努力，但电导率对于任何有意义的实际应用来说都太弱了。在一项突破性的研究中，意大利研究人员已经找到了一种方法，将凌乱的黑色素块重新排列成更有序和薄薄的片状，从而使色素的电导率增加10亿倍。

“我们的过程使真黑素的电导率增加了十亿倍，”发表在Frontiers in Chemistry 期刊上的一项新研究的作者在一份声明中表示。“这使人们可以期待设计基于黑色素的电子产品，由于颜料的生物相容性，可以用于植入设备。”

黑色素是一种赋予人类皮肤，头发和眼睛颜色的色素。皮肤黝黑的人皮肤中的黑色素比浅肤色的人更多。黑色素有两种主要形式，称为真黑素和褐黑素。真黑素主要负责棕色和黑色色调，而褐黑素则表现为红色和黄色色调。两者都是由称为黑素细胞的特殊细胞群产生的。

这些化合物对科学家非常感兴趣，因为它们天然存在于几乎所有生命形式中，无毒，不引起免疫反应，并且是完全可生物降解的。然而，以前努力驯服黑色素的电导率，例如将其与其他金属结合或用石墨烯过热，已经空手而归。

意大利国家新技术，能源和可持续经济发展局的那不勒斯费德里克二世大学的Alessandro Pezzella博士和Paolo Tassini博士采用了与其他研究人员不同的方法。首先，它们从真黑素的结构开始，该结构天然地由数百万个无序层组成。

“真黑素的所有化学和物理分析都绘制了相同的电子共享分子片图片，杂乱地堆叠在一起。答案似乎是显而易见的：堆叠并对齐板材，这样它们都可以共享电子 - 然后电流就会流动，“研究人员说。

为了产生整齐排列的真黑素层，研究人员转向了一种称为退火的方法。通常用于冶金和材料科学，退火是一种热处理工艺，主要用于增加延展性和降低材料的硬度。

将合成的真黑素膜在真空室中引入并加热至600℃长达6小时。退火过程类似于头发拉直，这次只是研究人员使用的颜料。当实验完成时，真黑素膜变成深棕色并且从细菌的厚度变薄到病毒的厚度。黑色素片不是无序的层，而是自我排列成能够进行电子转移的平行结构。与之前的尝试不同，电影并没有被烧成清脆。

“我们所有的各种分析都认为这些变化反映了真黑素分子从随机取向到均匀的电子共享堆栈的重组。退火温度太低而不能破坏真黑素，我们检测不到元素碳的燃烧。“

研究人员发现，黑色素膜的电导率增加了数十亿倍，达到300 S / cm。这开启了在下一代设备和生物相容性植入物中使用黑色素的可能性。

但是，还有很多工作要做。尽管有巨大的推动作用，但处理后的黑色素仍然比铜的导电性低5亿倍。更重要的是，在水的存在下，它的电导率大大下降，这构成了我们身体的大部分。

“这与未经处理的真黑素形成对比，后者虽然在更低的范围内，但随着水合作用变得更具导电性，因为它通过离子和电子传导电能。需要进一步研究以充分了解真黑素电导率中的离子与电子的贡献，这可能是真核蛋白如何在植入式电子产品中实际应用的关键。“Pezzella总结道。

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