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華東師大張利東教授課題組《Mater. Horiz.》：液-固大分子靜電作用構(gòu)筑自適應(yīng)粘附的水凝膠傳感器
2023-06-11  來(lái)源：高分子科技

  水凝膠傳感器可以記錄生物電信號(hào)，對(duì)臨床疾病診斷具有重要意義。然而，對(duì)于濕潤(rùn)且不規(guī)則的生物組織表面，水凝膠傳感器難以有效地粘附和檢測(cè)實(shí)際的生理信號(hào)。因此，實(shí)現(xiàn)水凝膠傳感器與生物組織之間的有效粘附依然極具挑戰(zhàn)性。


  近日，華東師范大學(xué)張利東教授課題組報(bào)道了一種原位滲透形成水凝膠傳感器的方法，有效解決了水凝膠傳感器與濕潤(rùn)不規(guī)則生物組織表面的粘附問(wèn)題。該工作的創(chuàng)新之處在于先將液態(tài)陽(yáng)離子聚合物作用于被測(cè)生物組織表面，通過(guò)固態(tài)陰離子聚合物薄膜的覆蓋擠壓作用，移除界面空氣層。在陰陽(yáng)離子的靜電作用下，液態(tài)聚合物滲透進(jìn)入固態(tài)陰離子聚合物薄膜，原位形成了具有導(dǎo)電性能的柔性傳感器。通過(guò)監(jiān)測(cè)青蛙心臟的跳動(dòng)，證明了該方法不僅增強(qiáng)了界面粘附，還提高了水凝膠傳感器的靈敏度。華東師范大學(xué)張利東教授，余家會(huì)教授和趙秋華副教授為論文通訊作者，碩士研究生周丹青為論文第一作者。該研究工作得到國(guó)家及上海市自然科學(xué)基金的支持。 


液-固大分子靜電作用構(gòu)筑自適應(yīng)粘附的水凝膠傳感器示意圖 


自適應(yīng)粘附的水凝膠傳感器檢測(cè)青蛙下顎及心臟的跳動(dòng)

  牛蛙等動(dòng)物的皮膚可以分泌潤(rùn)滑液，使身體始終處于濕潤(rùn)狀態(tài)，也使得捕食者難以抓住它們的身體。普通的水凝膠薄膜傳感器難以有效的粘附在濕潤(rùn)的組織表面。液-固大分子原為滲透作用能夠誘導(dǎo)水凝膠生物傳感器自適應(yīng)地粘附在濕潤(rùn)且不規(guī)則的青蛙組織表面，從而更好的檢測(cè)組織表面的動(dòng)態(tài)變化。 例如，在牛蛙的下顎處，通過(guò)原位形成一塊水凝膠薄膜傳感器，即使受到強(qiáng)烈水流的沖擊，也沒(méi)有使傳感器移動(dòng)或從下頜分離。通過(guò)雙毀髓法處理牛蛙，將其心臟暴露出來(lái)，心臟仍在跳動(dòng)。通過(guò)在跳動(dòng)的牛蛙心臟表面，原位形成一塊水凝膠薄膜傳感器，能夠更直接地檢測(cè)牛蛙心臟的微弱運(yùn)動(dòng)，并且電信號(hào)輸出非常穩(wěn)定。


  該工作證明了原位滲透及靜電相互作用，可以在濕潤(rùn)且不規(guī)則組織表面如牛蛙心臟，形成自適應(yīng)粘附，以解決界面粘附失效問(wèn)題，從而可以更好的檢測(cè)組織表面微弱的動(dòng)態(tài)變化，有望為生物組織表面生理信號(hào)的檢測(cè)和監(jiān)測(cè)，提供更為可行的方案。更為詳細(xì)的信息，請(qǐng)參考原文Materials Horizons, 2023, DOI: 10.1039/D3MH00597F。


  原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2023/MH/D3MH00597F

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