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  近日，南方科技大學(xué)材料科學(xué)與工程系郭傳飛副教授團(tuán)隊(duì)和麻省理工學(xué)院的合作團(tuán)隊(duì)以“Electrical bioadhesive interface for bioelectronics”為題，在Nature Materials發(fā)表論文，首次提出可粘附生物電子器件（Bioadhesive Electronics）的概念。通過引入一層生物粘性電子界面（E-bioadhesive Interface）實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的人機(jī)融合（圖1）。這種生物粘性電子界面能夠快速把電子器件粘附在體內(nèi)組織或器官表面，實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定的雙向電信號交互。該材料還具有與組織相匹配的高柔順性和良好的生物相容性。

圖1. 生物組織與植入器件的融合方法: 物理附著、手術(shù)縫合（上圖），以及本工作采用的可粘附生物電子技術(shù)（下圖）

  每年全球有數(shù)百萬臺(tái)電子醫(yī)療設(shè)備被植入到人體中，包括心臟起搏器、人工耳蝸、神經(jīng)電刺激設(shè)備等。通常這些電子醫(yī)療設(shè)備通過物理粘附或手術(shù)縫合的方式被集成在組織上。物理粘附的人-機(jī)界面往往不夠穩(wěn)定。手術(shù)縫合需要精細(xì)的操作，對操作人員要求極高，而且難以避免組織創(chuàng)傷、炎癥反應(yīng)和疤痕的形成，難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)貼合的界面。目前美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準(zhǔn)的可植入電子器件大多與心臟或者神經(jīng)組織集成，這類表面濕滑、動(dòng)態(tài)、柔軟脆弱組織的手術(shù)縫合非常困難。因此，亟待研發(fā)一種可靠的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)人體與電子器件的穩(wěn)定融合。

圖2. 生物粘性導(dǎo)電界面用于長期心外膜心電信號檢測

  通過構(gòu)建生物粘性導(dǎo)電界面，研究人員將柔性電極貼附在小鼠的心臟表面，可穩(wěn)定檢測心外膜的心電信號，時(shí)間長達(dá)兩周 （圖2），并且能夠通過刺激脫粘附的方式，將電極從心臟表面無創(chuàng)取回�？烧掣缴镫娮咏缑娴姆椒O為簡單高效，避免了縫合造成的組織損傷以及縫合可能帶來的心律不齊等并發(fā)癥。論文提出的材料、方法和概念，不但解決了長期困擾該領(lǐng)域的界面穩(wěn)定性問題，同時(shí)也為一系列可粘附生物電子器件的發(fā)展和人機(jī)融合的交互方式提供了新思路和新機(jī)遇。

  南科大是該論文的第一通訊單位，郭傳飛副教授為論文通訊作者。該工作得到了國家自然科學(xué)基金委、廣東省科技廳、深圳市科創(chuàng)委的大力支持。

  論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41563-020-00814-2