80电影天堂网,少妇高潮一区二区三区99,jαpαnesehd熟女熟妇伦,无码人妻精品一区二区蜜桃网站

  人體皮膚是一種“智能”的多功能保護(hù)性感覺器官，它可以通過各種感知功能 (如機(jī)械感、溫度感、痛覺等) 將環(huán)境刺激轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，這些電信號(hào)可以通過相關(guān)的神經(jīng)通路轉(zhuǎn)換到大腦。近年來，水凝膠成為模擬人體皮膚的感知功能和保護(hù)功能的熱點(diǎn)材料。然而，對環(huán)境與水凝膠材料之間的界面相互作用的研究卻很少。為此，東華大學(xué)武培怡教授課題組開發(fā)了新一代的具有診療功能的水凝膠離子皮膚(Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2008020)。該離子皮膚具有仿生離子通道，可以將信號(hào)從非生物界面?zhèn)鬏數(shù)缴锝缑�。這一工作讓離子皮膚的功能從簡單的傳感診斷擴(kuò)展到診斷治療層面。然而，我們?nèi)匀蛔⒁獾酱蠖鄶?shù)應(yīng)用在皮膚創(chuàng)面上的輔料都具有較強(qiáng)的粘附性。在實(shí)際應(yīng)用過程中，從傷口上剝離這些材料需要克服較強(qiáng)的粘附力，這很有可能對創(chuàng)面皮膚造成二次損傷。此外，真實(shí)皮膚能夠感知各種外界刺激并同時(shí)進(jìn)行區(qū)分，但現(xiàn)有離子皮膚的感知功能大多數(shù)是一對一的，很難單憑一個(gè)響應(yīng)系統(tǒng)區(qū)分不同的信號(hào)。因此，提升離子皮膚的靈敏度以實(shí)現(xiàn)多重信號(hào)區(qū)分能力，設(shè)計(jì)粘附力可強(qiáng)弱切換的智能離子皮膚以提高實(shí)際應(yīng)用價(jià)值仍然具有挑戰(zhàn)性。

  近日，東華大學(xué)武培怡教授研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種基于天然大分子季胺化殼聚糖(QCS)的“智能粘附”聚電解質(zhì)水凝膠材料(QAAH)。該水凝膠制備過程簡單，通過將QCS水溶液與丙烯酸單體以一定比例混合，70 °C下熱引發(fā)自由基聚合六個(gè)小時(shí)得到。QAAH具有溫敏性和pH刺激響應(yīng)性，并集成生物相容性、導(dǎo)電性、粘附性、可拉伸性、自修復(fù)性多重功能。值得注意的是，該水凝膠的粘附性能具有溫度依賴性，可以通過體溫觸發(fā)相轉(zhuǎn)變實(shí)現(xiàn)皮膚強(qiáng)粘附，并通過降溫降低粘附性實(shí)現(xiàn)粘附力的強(qiáng)弱切換。該水凝膠具有仿生離子傳輸通道，作為離子皮膚可用于監(jiān)測由物理、化學(xué)和電信號(hào)刺激產(chǎn)生的生理信號(hào)的變化，其中包括呼吸，心電圖，體溫，pH值，壓力等。由于高的響應(yīng)靈敏度，該水凝膠實(shí)現(xiàn)了同時(shí)辨別溫度和壓力信號(hào)的能力。

圖1. 可自由拆卸的“智能粘附”水凝膠離子皮膚生物傳感器制備過程與多功能展示。

  QAAH具有廣泛可調(diào)的UCST型相轉(zhuǎn)變行為。從分子結(jié)構(gòu)的角度來說，QCS是由疏水性主鏈和親水性的季銨鹽組成的雙親性大分子，通過控制聚合過程中親水性小分子丙烯酸的比例，可以對水凝膠的相變行為進(jìn)行調(diào)控(圖2b)。同時(shí)由于QCS里的氨基在酸性條件下發(fā)生質(zhì)子化，也可以通過控制反應(yīng)物溶液的pH值來調(diào)控水凝膠的相轉(zhuǎn)變溫度(圖2c)。通過變溫二維紅外光譜追蹤溫度升高過程中的羧基運(yùn)動(dòng)規(guī)律，溫度相轉(zhuǎn)變的原理是加熱過程中焓變驅(qū)動(dòng)QCS和PAA鏈之間離子作用的解離，同時(shí)氫鍵作用增強(qiáng)引起聚合物鏈的增溶，從不透明變?yōu)橥该?圖2d-f)。

圖2. 水凝膠的相轉(zhuǎn)變行為與二維相關(guān)光譜解析。

  由于多種因素的相互作用，該水凝在各種親水或疏水的基底上具有良好的粘附性，尤其是在組織表面上的粘附作用更強(qiáng)。這些相互作用包括PAA和不同基質(zhì)之間的氫鍵作用、殼聚糖鏈和各種基體之間的疏水作用、水凝膠活性組分(PAA的羧基、QCS的羰基)和金屬離子之間的螯合作用。此外，QCS還可以作為橋接聚合物連接水凝膠和生物組織表面。在生理?xiàng)l件下，QCS中的帶正電荷的胺基團(tuán)和季銨鹽基團(tuán)可以通過靜電作用吸附在組織表面，使QCS中的伯胺基團(tuán)與PAA水凝膠基質(zhì)以及組織表面的羧基共價(jià)結(jié)合。由于這兩種作用的協(xié)同作用，水凝膠在組織表面具有很高的粘附能。

圖3. 水凝膠的粘附性能及作用機(jī)理。

  與傳統(tǒng)的粘附性水凝膠不同的是，QAAH不僅具有很強(qiáng)的皮膚粘附性，而且它的粘附強(qiáng)度可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。QAAH在豬皮上37 °C下的粘附強(qiáng)度是20 °C下的5.5倍(圖4a)。相變后水凝膠的粘度比相變前增加了16倍(圖4b),而且粘度隨溫度的變化具有穩(wěn)定性和可逆性。水凝膠的溫度依賴性粘附機(jī)理如圖4c所示。根據(jù)二維紅外的測試結(jié)果，在相變過程中離子對解離，大量游離的羧基釋放形成氫鍵。隨著溫度的升高，PAA鏈中羧基二聚體之間形成強(qiáng)氫鍵，并與QCS鏈上的羥基之間形成氫鍵。水凝膠中羧基二聚體的增加可以同時(shí)促進(jìn)氨基的質(zhì)子化從而提高組織粘附性。同時(shí)該水凝膠在體外細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出良好的生物相容性(圖4c,d)。這種由體溫觸發(fā)的粘附性可調(diào)材料可以作為新型皮膚傷口輔料，拓寬了柔性水凝膠材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

圖4. 水凝膠的智能粘附及生物安全性評估。

  由于良好的導(dǎo)電性、pH響應(yīng)性和溫度響應(yīng)能力，該水凝膠被開發(fā)為高靈敏度生物傳感器。通過收集傷口部位的物理化學(xué)信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)傷口狀態(tài)的早期檢測。將水凝膠黏附在豬皮膚表面并模擬生理學(xué)環(huán)境進(jìn)行測試(圖5a)。該生物傳感器可以檢測pH(圖5b)，溫度(圖5c)，心電圖(圖5e)，壓力(圖5f)信號(hào)。尤其是對溫度和壓力具有很高的響應(yīng)靈敏度和重復(fù)性�？梢酝瑫r(shí)對呼吸(溫度刺激)，假手按壓(壓力刺激）和人手按壓(溫度和壓力雙重刺激)信號(hào)進(jìn)行區(qū)分，實(shí)現(xiàn)壓力和溫度的同時(shí)監(jiān)測和識(shí)別。

圖5. QAAH作為離子皮膚生物傳感器監(jiān)測pH、溫度、心電圖、壓力、呼吸等生理學(xué)信號(hào)。

  以上研究成果近期以“A Smart Patch with On-demand Detachable Adhesion for Bioelectronics”為題，發(fā)表在《Small》（DOI: 10.1002/small.202101220）上。復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系博士生時(shí)曉芳為文章第一作者，武培怡教授為論文通訊作者。

  該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助與支持。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202101220