共轭聚合物-金纳米簇复合纳米粒子构建及其光电响应水凝胶

邹亚峰1,2, 赵岩1, 林弘睿1, 白昊天1, 王树1,2 （1.中国科学院化学研究所, 北京分子科学国家研究中心, 有机固体重点实验室；2.中国科学院大学化学科学学院）

摘要：脑机接口-功能性电刺激技术在神经功能修复领域具有重要应用前景, 然而常规有源侵入式脑机接口材料因其携带不便、感染风险高等问题在临床推广应用中受限. 因此, 基于无线光刺激技术的低侵入性脑机接口材料就成为该领域亟待发展的新方向. 本研究采用静电自组装策略成功构建了由阳离子型聚(芴-联苯)衍生物(PFP)与巯基配体修饰的金纳米团簇(AuNCs)组成的复合纳米粒子(PFP/AuNCs). 该纳米异质结构具有高效电荷分离和转移效率, 显著提升了PFP的光电流强度. 基于稳态光谱、瞬态吸收光谱等光物理表征手段及电化学测试, 系统性地解析了该纳米异质结构界面电子转移机制. 进一步将PFP/AuNCs嵌入至明胶-海藻酸钠双网络水凝胶基质中,通过精确调控海藻酸钠含量, 成功制备出具有类脑组织力学性能的柔性光电水凝胶材料. 该材料在可见光刺激下可产生与神经电生理活动相近的弱电信号(~61 nA/cm2). 细胞实验与剪切稀化特性表明该材料具有优异的细胞相容性及生物3D打印应用潜力. 本研究为发展新一代非侵入式神经调控器件提供了重要的材料基础与理论基础.

关键词：共轭聚合物, 金纳米团簇, 复合纳米粒子, 光电水凝胶