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青島科技大學喬圣林團隊 CEJ:用于老年人健康護理的蛋白質基皮膚傳感器
2024-01-23  來源:高分子科技

  全球老齡化人口的持續增長增加了對醫療保健服務的需求,給社會帶來了巨大挑戰。越來越多的老年人喜歡通過體育鍛煉和健身活動來保持健康。然而,生理衰退和安全措施不足會使老年人在體育活動中面臨更高的安全風險,這可以通過合理的運動指導得到部分緩解。創新的電子皮膚傳感器(e-skin)可以增強鍛煉的安全性、有效性和提供個性化指導。E-skin具有順應性,可以快速識別危險動作和細微偏差,從而減輕運動相關的傷害。離子凝膠在離子導電性、熱和電化學穩定性以及非揮發性方面的獨特優勢使它們成為制備電子皮膚的引人注目的材料。然而,常規的離子凝膠面臨著顯著的限制:i)制備過程中潛在的碳排放,ii)不可降解的電子廢物引起的環境問題,iii)在不同基底上的粘合性差,iv)合成聚合物的生物安全性差,以及v)高的制備成本。


1:電子皮膚i-gluten的制備和多功能設計的示意圖。


  近期,青島科技大學材料科學與工程學院喬圣林副教授團隊通過將離子液體整合到谷蛋白網絡中構建了基于谷蛋白的離子凝膠器件(i-gluten)用于老年人智能護理(1)。離子液體和谷蛋白中肽鏈之間的協同相互作用賦予i-gluten優異的性質,包括較高的機械強度(~82.6 kPa)、顯著的伸長率(~790%)、自粘附自愈合性能(圖2和圖3)。i-gluten不僅滿足了制備e-skin的先決條件,還表現出對機械應變變化的即時響應,使其能夠區分老年人在體育活動中的微小和大幅度運動(圖4)。這些信號的變化可以用于實時監控、精確分析和定制反饋,這為老年人潛在運動損傷提供防護。此外,蛋白質類天然聚合物材料賦予了i-gluten良好的可降解性和生物相容性,解決了電子產品引起的環境問題(圖5)。這篇工作提供了一種利用谷蛋白的新用途,為增強價值鏈整合和經濟多樣化提供了新途徑。該工作”Mechanical robust, adhesive, self-healable and biodegradable protein-based electronic skin sensors for smart elderly care”為題發表在《Chemical Engineering Journal》上。論文的第一作者是碩士研究生張穎澳。該研究得到國家自然科學基金和青島科技大學啟動基金的支持。

 

2i-glutens 的設計和表征。

 

3i-glutens 的機械性能。


 4. 用于老年人健康護理的 i-gluten 傳感器。


 5. i-gluten的生物降解性和生物相容性。


  論文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724002705

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