東華大學朱美芳院士/潘紹武研究員 Adv. Funct. Mater.:原位成型生物電極實現高度共形、穩定的電生理信號界面
2024-04-30 來源:高分子科技
柔性生物電極在日常健康監測和輔助臨床醫學診斷領域具有重要的應用前景。然而,人體皮膚的毛發、微結構及彎曲界面會影響預成型電極與皮膚間的結合界面,導致電極與皮膚間存在明顯的間隙,從而影響生物電信號的采集質量。因此,通過皮膚表面的原位成型,可以獲得與皮膚形成穩定保形界面的生物電極,是解決該問題的一個重要途徑。
近期,東華大學纖維材料改性國家重點實驗室&材料科學與工程學院的朱美芳院士、潘紹武研究員等,共同研制了一種通過原位凝膠化在皮膚表面快速形成穩定保形界面的生物電極。該電極利用絲素蛋白的構象轉變,使電極前驅體溶液在皮膚上快速凝膠化形成生物電極 (OSF-SP),成功與毛發皮膚、不規則皮膚和生物組織形成良好的共形粘附界面 (圖1)。快速成型過程所使用的凝膠劑由結構轉變劑和力學增強劑組成。其中,結構轉變劑的主要成分是乙醇,通過調整乙醇含量來控制凝膠的形成時間;力學增強劑的主要成分為海藻酸鈉,通過調節海藻酸鈉的含量來調整生物電極的力學性能。
圖1. 生物電極的原位成型過程及機理,以及與組織的高度共形界面
圖2. 生物電極的生物相容性與保形接觸界面
圖3. 生物電極用于生物電信號采集
圖4. 生物電極用于人機交互
論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202402608
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(責任編輯:xu)
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