研究人员已经开发出新的能更好的整合医疗器械与生物系统的方法。由Bozhi Tian，芝加哥大学化学系副教授，领导的研究小组，已经通过化学方法制备出第一个骨架状硅骨针。

“以骨的形成作为指导，田教授团队将硅发展成一种可以改善软组织和硬质材料之间相互作用的合成材料，” Joe Akkara说，支持这项研究的美国国家科学基金会材料研究部指导员。“这是基础科学研究的力量。初步看来田教授组已经创建了可以加强软组织功能的材料。”

在6月26日发表于Science的论文中，田教授和来自芝加哥和西北大学的合作者描述了这种新方法的合成和细观三维半导体的制造（纳米和宏观尺度之间的状态）。

“这为设立电子产品来加强生物界面的检测和刺激开辟了新的机会，”田教授实验室博士后学者，主要作者罗志强说。

该团队在半导体和生物材料的发展上实现了三个进步。一个进展是通过严格的化学手段示范的立体光刻。现有的光刻技术创建了平坦的表面特征。实验室系统模拟天然反应扩散过程，导致本质上的对称破裂形式：例如，蜜蜂刺的槽和凹口的形式。

田教授团队开发了一种压力调制合成，来促进硅纳米线的生长并在硅上诱导出金基模型。金作为硅生长的催化剂。通过反复增加和减少对样品的压力，研究人员能够控制金沿硅表面的沉淀和扩散。

“利用沉积扩散循环的想法可以应用于合成更复杂的三维半导体，说：” 主要共同作者Yuanwen Jiang说，芝加哥大学化学系的一个西摩古德曼研究员。

3D硅刻蚀

半导体工业使用湿化学刻蚀法通过抗蚀剂在硅晶片上制造平面图案。晶片被薄膜掩蔽的部分可以防止刻蚀的进行，而开放的表面被蚀刻。

另一个进步是，田和他的同事开发了一种新的化学方法即利用金原子来捕获硅载电子以选择性地防止腐蚀。

令他们惊讶的是，研究人员发现，即使金原子稀疏的覆盖在硅基质上也能防止它们周围发生腐蚀。这种方法还适用于许多其他的半导体化合物的三维光刻。

“这是蚀刻掩模或抗蚀剂的一种全新的机制，”田说。“整个过程是化学的”。

进一步的测试表明该项目的第三个进步。测试表明，合成硅针相比于当前可用的硅结构，显示出与胶原纤维（皮肤状替身生物组织）更强的相互作用。田和他的同事将合成骨针和其它硅结构插入到胶原纤维中，再拉出来。利用原子力显微镜测试完成每个操作所需的力。

“在生物电子学或植入物领域，一个主要的障碍是，在电子设备和组织或器官之间的界面不够结实，”田教授说。

骨针表现出清除这一障碍的希望。他们很容易的渗透到胶原蛋白中，然后变得根深蒂固，就像蜜蜂毒刺进入人体皮肤。