

南科大郭传飞教授团队Adv. Mater.：在可植入生物电子领域取得研究进展

高分子科技

2022-03-16

导读：提出的方法解决了长期困扰导电水凝胶的导电性能和力学性能失衡的难题，为软生物电子的发展提供了新材料...

点击上方“蓝字” 一键订阅

近日，南方科技大学材料科学与工程系郭传飞教授团队在可植入生物电子领域取得研究进展，相关论文以“Highly Conducting and Stretchable Double Network Hydrogel for Soft Bioelectronics”为题发表在学术期刊Advanced Materials上。

生物电子利用植入式电子设备干预、调节或修复人体内部的生物电路系统，从而治疗由生物电路系统异常引致的相关疾病。传统的生物电子设备通过金属电极和人体组织进行电信号交互。坚硬的金属电极（杨氏模量为100 GPa）与柔软组织（杨氏模量<1 MPa）之间存在严重的力学失配，可能产生严重的异物排斥反应，最终影响生物电子设备的使用效能。因此，减小电极与组织之间力学性能的差异是生物电子研究中的一项重点。

图1.导电可拉伸水凝胶的制备、电学和力学性能，以及在活体动物实验中的信号采集和神经刺激测试。

导电聚合物水凝胶具有含水量高和模量低等特点，与生物组织高度相似，被认为是替代金属的理想电极材料。然而已有的导电聚合物水凝胶的导电性能和力学性能难以兼顾。高电导率能提高所采集的生理信号的质量、缩减电极尺寸，有利于柔性可植入电子器件的微型化；可拉伸性则使电极能跟随组织发生变形，提高生物电子-组织界面的力学稳定性。基于此，研究团队提出了一种“去溶胀-原位聚集”方法，通过乙酸促使导电聚合物（PEDOT:PSS）胶体颗粒在聚乙烯醇（PVA）网络中原位聚集成连续的导电网络，从而制得具有高电导率（10 S/cm）和高拉伸性（断裂伸长率150%）的水凝胶。

这种水凝胶具有与组织相匹配的高柔顺性和良好的生物相容性，可通过粘附层与生物组织融合，实现长期稳定的双向电信号交互。研究人员将该导电水凝胶作为电极贴附在小鼠的肌肉表面，可稳定检测小鼠运动时的肌电信号，时间长达两星期。同时，该材料可作为神经刺激电极，相比金属电极，其刺激电压大幅降低，提升了电刺激的效率和安全性。该工作提出的方法解决了长期困扰导电水凝胶的导电性能和力学性能失衡的难题，为软生物电子的发展提供了新材料和新思路。

郭传飞团队博士生李刚、黄凯西和麻省理工学院交流博士后邓珏为共同第一作者，郭传飞教授为论文唯一通讯作者，南科大是论文第一单位。该工作得到了国家自然科学基金委、广东省科技厅、深圳市科创委的大力支持。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/adma.202200261

来源：南方科技大学

相关进展

南科大郭传飞教授团队《Nat.Commun.》：提出皮肤-电极界面传感模式

南方科技大学郭传飞课题组《sci. bull.》：宽量程，高线性度，高灵敏电子皮肤

南方科技大学郭传飞课题组ACS Nano：可折叠、可实时监测盐沉积的高效形状记忆太阳能蒸发器

南科大郭传飞团队《Nat. Mater.》：可粘附生物电子界面实现稳定高效人机界面交互

南方科技大学郭传飞副教授课题组在仿生微结构柔性电子皮肤领域取得重要进展

免责声明：部分资料来源于网络，转载的目的在于传递更多信息及分享，并不意味着赞同其观点或证实其真实性，也不构成其他建议。仅提供交流平台，不为其版权负责。如涉及侵权，请联系我们及时修改或删除。邮箱：info@polymer.cn

诚邀投稿

欢迎专家学者提供稿件（论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等）至info@polymer.cn，并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送，并同时发布在中国聚合物网上。

欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求，陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群，也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群，全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。

申请入群，请先加审核微信号PolymerChina （或长按下方二维码），并请一定注明：高分子+姓名+单位+职称（或学位）+领域（或行业），否则不予受理，资格经过审核后入相关专业群。

点

这里“阅读原文”，查看更多

【声明】内容源于网络

高分子科技

高分子科技®协同全球高分子产业门户及创新平台 “ 中国聚合物网 www.polymer.cn ” ，实时报道高分子科学前沿动态，关注和分享新材料、新工艺、新技术、新设备等一线科技创新设计、解决方案，促进产学研及市场一体化合作的共同发展。

内容 16581

粉丝 0

高分子科技高分子科技®协同全球高分子产业门户及创新平台 “ 中国聚合物网 www.polymer.cn ” ，实时报道高分子科学前沿动态，关注和分享新材料、新工艺、新技术、新设备等一线科技创新设计、解决方案，促进产学研及市场一体化合作的共同发展。

总阅读294

粉丝0

内容16.6k