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  近日，之江實驗室馬志軍研究員（之江實驗室新材料計算研究中心、浙江大學材料學院）與危巖教授（清華大學化學系）團隊合作在材料領域頂級期刊《Advanced Materials》上發表了題為“Permeable and Durable Liquid-Metal Fiber Mat as Implantable Physiological Electrodes with Long-Term Biocompatibility”的研究型文章。該工作提出一種界面調控策略，解決了柔性纖維織物中LMs（鎵基室溫液態金屬）的潤濕性問題，制得的該生物電極具有優異的耐用性和長期生物相容性。浙江大學材料學院博士生周寧靜和清華大學化學系博士后季久江為文章的共同第一作者，之江實驗室馬志軍研究員、瞿瑞祥副研究員和清華大學化學系危巖教授為共同通訊作者。該工作獲得了國家自然科學基金（62375246，62401515）和浙江省自然科學基金（No. LQ24F01000）的支持。

  可植入生物電極的研究應用對監測生物體特征信號具有巨大的優勢，尤其是在即時診斷、腦機接口和刺激治療等領域。為精確捕捉和放大生理特征信號，柔性電極需要與生物組織密切接觸的同時保持較低的接觸阻抗，以適應長期植入時生物組織表面曲率的變化。已報道的水凝膠、有機凝膠及硅橡膠等材料能夠制造出順應性好的電極，降低接觸阻抗的同時提高手術安全性。然而，這類電極材料透氣透液性差，長期植入可能導致缺氧、代謝物累積，進而引發不適、產生炎癥，甚至存在致癌風險。

  LMs有優異的導電性、流動性和生物相容性，作為生物電極應用具有很大的潛力。LMs在室溫下有良好的長期穩定性，將其與多孔柔性基底結合能夠制備高透氣性、生物相容性和順應性的電極設備。然而，LMs的高表面張力導致其對高分子基底的潤濕性差，難以滲透多孔柔性基底且易脫落。特別是在與心臟或血管等動態器官接觸時，引發常見的如：電極耐久性、信號采集穩定性和物理殘留的生物安全性問題。

圖 1：LM-Ag-pSBS液態金屬基生物電極的設計與制造。a）耐用和長期生物相容性生物電極的應用示意圖。b）長期生物電極的生物相容性要求：多孔基質的透氣透液性和LMs電極的表面順應性。c）界面調控策略提升的LMs浸潤性。d） LM-Ag-pSBS電極的制備流程示意圖。

圖 3：a）LM-Ag-pSBS在拉伸和摩擦狀態下的導電機理圖。注：F_LM為LMs對AgNPs的束縛力；b）照片展示了LM-pSBS和LM-Ag-pSBS在志愿者手臂皮膚表現摩擦后留下的痕跡；c）尼龍織物、pSBS、Ag-pSBS、LM-Ag-pSBS的透氣性比較；d）Ag-pSBS、LM-Ag-pSBS、硬金屬電極、商用ECG電極的皮膚接觸阻抗比較；e）浸泡LM-Ag-pSBS和LM-pSBS后，人工腦脊液中Ga、In離子濃度的變化；f）L-929細胞在不同培養組的活力定量測定；g）不同培養組在培養12、24和48小時后在450 nm處的CCK8吸收。

  文章鏈接https://doi.org/10.1002/adma.202413728