“超越石墨烯”的材料开发可能改进可植入技术

新型二维材料——硼烯，与2015年首次合成的硼原子薄层版本不仅比石墨烯更具导电性、更薄、更轻、更坚固和更灵活，而且通过向其赋予手性（或左右性），可能使其在先进传感器和可植入医疗设备方面有更广泛的应用。宾夕法尼亚州立大学的研究人员最近发表了一项研究成果，他们采用了一种前所未用的方法，使硼烯具有手性，这种特性使得该材料可以与细胞和蛋白质前体等不同生物单位以独特的方式相互作用。

硼烯的结构是多态的，这意味着它的硼原子可以以不同的配置排列，从而赋予其不同的形状和性能，就像同一套乐高积木可以组装成不同的结构一样。这为研究人员提供了“调节”硼烯以赋予其各种性能，包括手性的能力。

研究人员合成了硼烯片状结构，类似于血液中的细胞碎片，采用了溶液状态合成方法。他们观察到，硼烯对于特定的氨基酸，如半胱氨酸，会在不同的位置结合，取决于它们的手性。研究人员将手性化的硼烯片状结构暴露在培养皿中的哺乳动物细胞上，并观察到它们的手性如何影响了它们与细胞膜的相互作用及其进入细胞的方式。

这一发现可能为未来的应用提供指导，例如开发具有精确跟踪细胞相互作用的对比度的高分辨率医学成像或更好的药物输送系统。同时，了解这种材料与细胞的相互作用并加以控制，可能有朝一日能够带来更安全、更有效的可植入医疗设备。

此项研究是一个开始，Pan教授表示，他们已经在进行几个项目，旨在开发硼烯的生物传感器、药物输送系统和成像应用。值得注意的是，硼烯的独特结构使其能够有效地进行磁性和电子控制，因此可能在医疗保健、可持续能源等领域有额外的应用。

这项研究的作者还包括核工程博士后研究员Teresa Aditya、当时在宾夕法尼亚州立大学核工程系的研究助理教授Parikshit Moitra，现任印度科学教育与研究学院助理教授；当时在宾夕法尼亚州立大学的研究科学家Maha Alafeef，现任约旦科技大学助理教授；以及宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程系的研究生研究助理David Skrodzki。

这项研究部分得到了美国疾病控制与预防中心、美国国家科学基金会和国防部的支持。