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  柔性傳感器件的發(fā)展促進(jìn)了實(shí)時(shí)原位人體健康監(jiān)測(cè)裝置的實(shí)現(xiàn)，尤其是可植入體內(nèi)的柔性應(yīng)變傳感器，其與組織/器官的緊密結(jié)合可有效減少傳感器-組織界面的機(jī)械滑動(dòng)，同時(shí)減少對(duì)生物活動(dòng)的干擾。然而，柔性應(yīng)變傳感器大多配有電源和信號(hào)線，不可避免地給使用過(guò)程帶來(lái)不便，甚至在第二次手術(shù)中更換電源時(shí)會(huì)造成潛在風(fēng)險(xiǎn)。盡管研究者們已經(jīng)開(kāi)發(fā)了基于電阻-電感-電容（RLC）系統(tǒng)的柔性應(yīng)變傳感器，然而，由于在應(yīng)變狀態(tài)下的電阻增加，RLC系統(tǒng)難以保持高質(zhì)量（Q）因子，因而很難實(shí)現(xiàn)應(yīng)變傳感過(guò)程中的穩(wěn)定無(wú)線輸出。如何設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)具備無(wú)線無(wú)源傳感能力的超柔性應(yīng)變傳感器是實(shí)現(xiàn)植入式生物力學(xué)監(jiān)測(cè)急需解決的問(wèn)題。

圖1 （a）基于磁性水凝膠的柔性應(yīng)變傳感器；（b）不同磁顆粒濃度的磁性水凝膠照片；（c）磁基應(yīng)變傳感器的工作原理與磁場(chǎng)模型示意圖。

圖3 （a）基于磁基應(yīng)變傳感器的無(wú)線無(wú)源生物力學(xué)監(jiān)測(cè)平臺(tái)；（b）（c）不同磁顆粒濃度傳感器監(jiān)測(cè)的心肌搏動(dòng)信號(hào)；（d）（e）不同心肌細(xì)胞濃度(A, B: 1×106 cells/cm²; C, D: 2×106 cells/cm²)產(chǎn)生的同步收縮信號(hào)；（f）（g）心肌細(xì)胞的藥物反應(yīng)；（h）平臺(tái)對(duì)心肌細(xì)胞的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)結(jié)果

  該研究成果以“基于超軟、生物相容性磁性水凝膠的應(yīng)變傳感器及其在無(wú)線無(wú)源生物力學(xué)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用”（Ultrasoft and Biocompatible Magnetic Hydrogel-Based Strain Sensors for Wireless Passive Biomechanical Monitoring）為題，在國(guó)際權(quán)威期刊《ACS Nano》上在線發(fā)表。論文第一作者為西安交大生命學(xué)院博士生張淇，通訊作者為西安交通大學(xué)生命學(xué)院的張曉慧教授。該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的支持。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsnano.2c10404

  張曉慧教授主頁(yè)鏈接：https://gr.xjtu.edu.cn/en/web/xiaohuizhang/home