近日，東(dong) 南大學生物科學與(yu) 醫學工程學院顧忠澤教授與(yu) 南京大學化學與(yu) 化工學院謝勁教授、韓傑副研究員團隊合作，在亞(ya) 微米精度導電聚合物三維複雜結構的3D打印方麵取得重要進展。相關(guan) 成果以《導電聚合物的光聚合與(yu) 3D打印》（Photoinduced double hydrogen atom transfer for polymerization and 3D printing of conductive polymer）為(wei) 題在國際頂級期刊Nature Synthesis上在線發表。

近年來，科技的迅猛發展推動了生物電子設備在微型化、集成化和三維化方麵的顯著進步，為(wei) 生物醫學工程和先進材料科學帶來了廣闊的應用前景。導電聚合物憑借其獨特的離子與(yu) 電子導電性，在柔性電子、生物傳(chuan) 感、可植入醫療器械等多個(ge) 領域得到了廣泛應用，尤其在器官芯片（Organ-on-a-Chip）技術中展現出巨大的潛力。器官芯片通過微流控和微型化設計，模擬了人體(ti) 器官的物理和生理特性，為(wei) 藥物篩選和疾病研究提供了高度仿真的體(ti) 外實驗平台。為(wei) 了在器官芯片中精確模擬和監測生理電信號傳(chuan) 導，亟需構建高精度的三維導電聚合物網絡。然而，傳(chuan) 統的二維製造技術在精度和複雜結構的構建上存在顯著局限，無法滿足這一需求。目前的三維製造方法，如擠出式打印和光基打印，在構建導電聚合物網絡時均麵臨(lin) 諸多挑戰。擠出式打印受限於(yu) 噴嘴尺寸和自下而上的材料堆積過程，打印分辨率通常低於(yu) 10微米，難以實現高精度的三維導電結構。盡管光基打印技術在精度上具備優(you) 勢，但導電聚合物在可見光和近紅外波段的強光吸收特性，限製了激發光的穿透和光敏劑的活化，從(cong) 而妨礙了Z方向上的增材製造能力。因此，開發新型三維打印方法以克服這些挑戰，對於(yu) 提升器官芯片在生物電信號傳(chuan) 導和複雜生理功能模擬中的潛力至關(guan) 重要。

為(wei) 了突破這些技術瓶頸，顧忠澤教授團隊與(yu) 謝勁教授、韓傑副研究員團隊提出了一種基於(yu) 時空可控光誘導氫原子轉移（HAT）反應的導電聚合物光聚合方法。他們(men) 開發了一種高效的HAT催化劑BPED，通過光引發雙重HAT反應，實現了導電聚合物的快速光聚合。以PEDOT:PSS為(wei) 例，標準反應體(ti) 係使用3,4-乙烯二氧噻吩為(wei) 單體(ti) ，聚苯乙烯磺酸鈉為(wei) 對陰離子，Irgacure 2959為(wei) 光引發劑，對甲苯磺酸（TsOH）為(wei) 摻雜劑。在空氣中，15分鍾內(nei) 可完成聚合反應。由於(yu) Irgacure 2959和BPED都具備優(you) 異的雙光子吸收性能，該反應促成了PEDOT:PSS結構的雙光子打印。在固化的水凝膠中，該方法能夠打印三維PEDOT:PSS導電通路。更進一步，該技術可以同時引發了水凝膠前體(ti) 的自由基聚合交聯和EDOT的聚合反應，從(cong) 而構建出亞(ya) 微米分辨率且可編程的三維導電微納結構。該創新性的光聚合方法有效解決(jue) 了3D打印中導電聚合物的兼容性和光吸收問題。

東(dong) 南大學至善博士後周鑫、南京大學化學與(yu) 化工學院方尚文博士和東(dong) 南大學至善博士後胡楊楠為(wei) 共同第一作者。韓傑副研究員、謝勁教授和顧忠澤教授為(wei) 通訊作者。該論文得到了國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金等項目的資助。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s44160-024-00582-w