实验室甘久林研究员团队：面向活体手术：液晶弹性体光纤驱动器实现内窥导航和激光消融治疗

液晶弹性体（LCE）作为一种备受关注的新型智能材料，在光热驱动模式下展现出非接触操控、高时空精度及抗电磁干扰等独特优势，尤其适用于生物医学领域。然而，该技术的临床转化仍面临两大关键挑战：一是传统LCE的相变温度多高于80°C，存在组织热损伤风险；二是依赖自由空间光路的驱动方式在人体内部等封闭环境中难以有效实施。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的甘久林研究员团队利用低温相变的光热响应LCE光纤，实现生理温区适配、生物组织内的安全驱动。该LCE光纤首次应用同轴挤出技术获得芯-包结构，实现了超低光学损耗、大驱动应变的同时保持生物适应的低表面温度。结合标准医用内窥镜部件，利用LCE光纤的可逆致动性能，可为内窥镜提供转动弯曲的动力，实现了大鼠和兔子活体体内的肠道内窥导航和激光消融治疗，极大地拓展柔性致动器在生物医疗领域的应用。

为了解决光热响应驱动液晶弹性体的生物医疗应用瓶颈，本研究通过分子设计和光子工程合成低温相变LCE以克服这些困难。首先，通过调节交联密度和介晶单体的浓度优化，硫醇-烯交联的LCE网络在37.6°C实现生物相容相变。其次，利用同轴挤出制备低损耗的 LCE 光纤（传光损耗<0.76 dB cm−1），使其具有完整芯-包光波导结构。最后，通过耦合石英光纤传输近红外激光实现远程驱动，在保持表面温度低于48 °C的同时实现至少30%的大收缩应变。低温LCE光纤可代替传统医用内窥镜，实现体内探索与内窥导航。若干根光纤与内窥镜、高能激光光纤等有机集成为新型柔性内窥系统，先在体外测试其驱动性能，证实了该系统具有>94°的全向弯曲能力。将该系统通过微创手术推进至大鼠和兔子活体的肠道内，验证其由激光引导的内镜导航和通过光热控制消融肿瘤的能力。本研究展现了LCE光纤的低温驱动特性与封闭空间内活动的优势，将柔性光热驱动与生物适配的机械性能相结合，实现在狭小解剖空间中安全且精确的干预。

图1低温驱动LCE光纤在生物活体体内进行内窥导航与激光消融

相关研究成果以“Biocompatible Liquid Crystal ElastomerOptical Fiber Actuator for In Vivo Endoscopic Navigation and Laser AblationTherapy”为题发表在AdvancedMaterials上，其中通讯作者为甘久林研究员、杨中民教授，第一作者为罗佳佳硕士生、刘灏珺博士生。该研究工作得到了国家自然科学基金、广东省重点研发计划和TCL科技创新基金的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202516047