离子型聚氨酯和类Piezo2离子皮肤

2022-03-14 10:14:15
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摘要:Piezo 2蛋白呈闭合状态,细胞膜内外电位保持平衡。在按压状态下,由于细胞膜的张力,蛋白通道被打开,细胞外阳离子被挤入细胞内,破坏了离子平衡,使得穿过膜的离子电流发生了变化,产生了电信号。神经元将该电信号传递至中枢神经系统,在大脑中产生信息。

离子液体(IL)与含有离子键的离子型聚氨酯(i-PU)混合,制备了一种以离子为传输介质的新型离子皮肤I-Skin-i。在此,i-PU被用来模仿通道蛋白Piezo 2,离子液体被用来模仿细胞内外的传输离子。按压前,由于离子间相互作用,i-PU能够通过离子键相互作用吸引住离子液体中的正负离子,类似于闭合状态的Piezo 2通道蛋白。在按压过程中,i-PU分子链之间的空间被压缩,与i-PU结合较弱的离子被挤压至表面,类似Piezo 2通道蛋白被打开并完成离子传输。正负离子的迁移形成双电层,产生了电容信号。此时,该离子皮肤如同细胞膜上的Piezo 2蛋白,能够完成“将机械信号转换成化学信号输出”这一过程。并且由于i-PU中含有离子键,因此以i-PU为基底制备的I-Skin-i具有自修复的功能。 最后,就可将I-Skin-i贴在人体不同部位,感知从呼吸到跳跃的动作,在穿戴式健康监测设备方面展现了巨大的应用潜质。

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图2 离子型聚氨酯i-PU的自愈合性能

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图3 离子皮肤I-Skin-i的实际应用

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离子液体是一类结构可设计,性能多样化的一类新型物质统称,应用领域广泛,用作:催化剂、吸收剂、萃取剂、阻燃剂、抗静电剂、导电助剂、润滑剂、杀菌剂,涉及领域:化工、医药、材料、半导体、生物、芯片、航天、显示、环保、通讯、润滑等...目前已见报道的离子液体根据分子结构和物化性质可分化四代。第一代离子液体主要的组分是作为阳离子的二烷基咪唑六氟磷酸盐/烷基吡啶六氟磷酸盐和作为阴离子的金属卤化物,他们是理想的电化学溶剂,然而对空气和水非常敏感。第二代离子液体由铵盐等作为常用的阳离子,而六氟磷酸盐等作为阴离子,从而可在空气和水中稳定。第三代离子液体则包括了氨基酸和胆碱等天然离子或者是具有生物活性的离子。而第四代则最早出现在2018年,他们与其他分子液体混合后或者溶解后可展现出独特的性能。图1离子液体中典型的阳离子和阴离子
何请 2022-03-18
Room-temperature ionic liquids are, as the name suggests, salts that exist in liquid states at room temperature. RTILs are of great interest to a variety of fields because they exhibit unique physical and thermodynamic properties, such as negligble vapor pressure, high thermal stability, high electrochemical stability, and low flammability. Moreover, ionic liquids exhibit high conductivity and a wide electrochemical window, which means that they are neither easily oxidized nor reduced, hence they are excellent candidates for efficient and green electrolytes in batteries. Due to the various potential applications RTILs promise, computer simulations of RTILs have widely propagated, and various combinations of different cations and anions have been designed and tested to further increase our knowledge in this field.Please note: this tutorial uses the general Amber force field (GAFF) force field to create an initial (not a “refined”) force field. Some aspects of the simulation results are not in as good agreement with experiment as the results presented in the papers listed above. This is a good object lesson: GAFF can get you started, and can provide results of reasonable accuracy. Depending on your needs, this may be enough. But it is often desirable to treat the GAFF results as a starting point for further refinement; the latter is usually system-specific, and is not covered in this tutorial.
2022-03-16
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