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  胃腸道疾病已成為現(xiàn)代社會(huì)最普遍的健康問(wèn)題之一，預(yù)計(jì)該領(lǐng)域的市值接近10億美元。吞咽式微膠囊電子器件對(duì)人體組織損傷小，通過(guò)胃腸道可更加接近主要器官組織，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)的監(jiān)測(cè)，并作為有效的臨床診斷和治療方法（如圖1所示）。由于傳統(tǒng)的吞咽式微膠囊電子器件大多由無(wú)機(jī)材料制備，再用剛性不可降解聚合物封裝，該器件在消化道中的滯留時(shí)間較長(zhǎng)，增加了腸胃蠕動(dòng)紊亂的風(fēng)險(xiǎn)。為降低該潛在風(fēng)險(xiǎn)，出現(xiàn)了一類完全可食用、有營(yíng)養(yǎng)微膠囊電子器件。

圖1. 可食用、有營(yíng)養(yǎng)電子器件的組成及其在胃腸道中的診斷及治療應(yīng)用

  該綜述定義了完全可食用、有營(yíng)養(yǎng)電子器件概念，并對(duì)其制備可行性和關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行全面論述，此外預(yù)測(cè)材料溶解速率的理論和實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ�、器件制備方法、器件結(jié)構(gòu)和應(yīng)用情況。從現(xiàn)有研究報(bào)道看，雖然目前出現(xiàn)了功能單一的完全可食用和有營(yíng)養(yǎng)電子器件，但是完全可食用、有營(yíng)養(yǎng)、小型化、性能穩(wěn)定的多功能電子器件的制造難度仍然很大（圖2）；制備食用電子器件的基材的毒性是可控的；微膠囊器件的使用壽命可采用理論模型和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行預(yù)測(cè)，且可通過(guò)集成方法實(shí)現(xiàn)調(diào)控（圖3）。

圖2. 可食用有營(yíng)養(yǎng)電子器件用天然衍生物的來(lái)源、晶體和分子結(jié)構(gòu)

圖3. 可食用有營(yíng)養(yǎng)電子器件制備及封裝策略

  論文還對(duì)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望，認(rèn)為：（1）未來(lái)多種新型食用材料、集成策略、先進(jìn)的生物傳感技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)將被廣泛應(yīng)用于（圖4、圖5）；（2）更真實(shí)的胃腸道模擬器將被廣泛應(yīng)用于快速評(píng)估可食用、有營(yíng)養(yǎng)電子器件的降解過(guò)程；（3）可食用、有營(yíng)養(yǎng)電子器件的倫理和法律問(wèn)題將會(huì)引起更多關(guān)注。

圖4. 可食用有營(yíng)養(yǎng)傳感器的結(jié)構(gòu)與機(jī)理

圖5. 可食用有營(yíng)養(yǎng)器件的設(shè)計(jì)、器件實(shí)物和應(yīng)用

  該論文以“Edible and Nutritive Electronics: Materials, Fabrications, Components and Applications”為題目，發(fā)表在Advanced Materials Technologies期刊。五邑大學(xué)巫瑩柱副教授（共同通訊作者）和葉冬冬博士為共同第一作者，亞利桑那州立大學(xué)姜漢卿教授為另一共同通訊作者，其他作者包括巫瑩柱副教授課題組碩士生單穎法、何碩海、蘇子越、梁家豪、鄭金仁，楊子航，以及姜漢卿教授課題組楊浩凱和許雯雯博士。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/admt.202000100

主要作者簡(jiǎn)介

巫瑩柱，五邑大學(xué) 紡織材料與工程學(xué)院，副教授，2014年獲得中山大學(xué)博士學(xué)位，研究方向包括分子印跡聚合物、柔性電子智能紡織品、生物可吸收器件和微納壓印加工。

姜漢卿，亞利桑那州立大學(xué) 物質(zhì)、運(yùn)輸和能源工程學(xué)院，教授。2001年獲得清華大學(xué)固體力學(xué)博士學(xué)位，研究方向包括新型電子器件及其力學(xué)，如可拉伸電子器件和可食用電子器件，以及儲(chǔ)能器件和機(jī)械超材料。