Highly piezoelectric, biodegradable, and flexible amino acid nanofibers for medical applications

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作者
Meysam T. Chorsi,Thinh T. Le,Feng Lin,Tra Vinikoor,Ritopa Das,James F. Stevens,Caitlyn Mundrane,Jinyoung Park,Khanh T. M. Tran,Yang Liu,Jacob Pfund,Rachel Thompson,Wu He,Menka Jain,M. D. Morales-Acosta,Osama R. Bilal,Kazem Kazerounian,Horea Ilies,Thanh D. Nguyen
出处
期刊:Science Advances [American Association for the Advancement of Science (AAAS)]
卷期号:9 (24)
标识
DOI:10.1126/sciadv.adg6075
摘要

Amino acid crystals are an attractive piezoelectric material as they have an ultrahigh piezoelectric coefficient and have an appealing safety profile for medical implant applications. Unfortunately, solvent-cast films made from glycine crystals are brittle, quickly dissolve in body fluid, and lack crystal orientation control, reducing the overall piezoelectric effect. Here, we present a material processing strategy to create biodegradable, flexible, and piezoelectric nanofibers of glycine crystals embedded inside polycaprolactone (PCL). The glycine-PCL nanofiber film exhibits stable piezoelectric performance with a high ultrasound output of 334 kPa [under 0.15 voltage root-mean-square (Vrms)], which outperforms the state-of-the-art biodegradable transducers. We use this material to fabricate a biodegradable ultrasound transducer for facilitating the delivery of chemotherapeutic drug to the brain. The device remarkably enhances the animal survival time (twofold) in mice-bearing orthotopic glioblastoma models. The piezoelectric glycine-PCL presented here could offer an excellent platform not only for glioblastoma therapy but also for developing medical implantation fields.
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