最新JACS：在液-液界面上电合成无支撑的生物相容性PEDOT膜

通讯作者：Alonso Gamero-Quijano；Micheál D. Scanlon

通讯单位：利默里克大学

导电聚合物(CPs)在能量转换和存储、传感器以及被加工成薄膜的生物医学技术中得到了应用。疏水的CPs，如聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)，通常需要添加表面活性剂，如聚(苯乙烯磺酸盐)(PSS)，帮助其作为薄膜的亲水能力。然而，过量的PSS会降低CP的电化学性能、生物相容性和器件稳定性。

基于此，利默里克大学Micheál D. Scanlon和Alonso Gamero-Quijano报告了在液|液界面电合成PEDOT薄膜。在优化的环境条件下，只需一步，即可生产独立的、无添加剂的、生物兼容的、易于转移的、可伸缩的任意形状或大小的2D PEDOT薄膜。

图1. 两种不混溶电解质溶液(ITIES)界面电合成PEDOT的机理。

相关研究工作以“Electrosynthesis of Biocompatible Free-Standing PEDOT Thin Films at a Polarized Liquid|Liquid Interface”为题发表在国际著名期刊Journal of the American Chemical Society上。

图2. 电化学引发、控制和监测PEDOT薄膜界面电合成。

要点1. 作者使用双电位阶跃计时安培法(DPSCA)施加外部电化学驱动力，即界面Galvani电位差(Δowϕ)。Ce4+水溶液氧化剂和有机EDOT单体之间的界面电子转移(IET)反应和随后在液液界面的低聚物沉积可以通过Δowϕ来调控薄膜的形核和生长可控制PEDOT形貌，可从2D(厚度<50 nm)薄膜过渡到“Janus”3D(厚度>850 nm)薄膜。

要点2. PEDOT薄膜采用p掺杂(接近理论极限)，具有较高的π-π共轭，并直接加工成薄膜，不需进行后处理，具有较高的导电性。与使用正常人类视网膜色素上皮细胞(hTERT RPE-1)制备的商业PEDOT:PSS薄膜相比，通过在液液界面电合成的独立式PEDOT薄膜具有更强的生物相容性。

要点3. 作者通过加入生物活性蛋白对PEDOT和PEDOT:PSS薄膜进行了功能修饰，并监测对细胞行为的影响。展示了PEDOT薄膜作为细胞生长支架的优越生物相容性，并在有机电化学晶体管(OECT)器件、生物支架和医疗设备中开启了应用前景，这些器件可在较长时间内监测细胞行为。不需要生理不稳定和生物相容性差的PSS。

这项工作表明，界面电合成可以直接制备出具有独特分子结构的PEDOT薄膜，这种薄膜在本体溶液或固体电极-电解质界面中是无法获得的，并且具有促进技术进步的突变性。

图3.PEDOT薄膜的显微分析。

图4. 在液液界面制备的PEDOT薄膜和商业化PEDOT:PSS薄膜的生物相容性有和没有胶原功能化。

链接：

https://doi.org/10.1021/jacs.1c12373