西南交大鲁雄/谢超鸣团队等《Mater. Horiz.》: 利用多酚介导电活性MOF构建粘附导电水凝胶用于生物电子和超级电容器

2023-04-05 来源：高分子科技

柔性导电水凝胶在可穿戴生物电子和可植入生物医用电子设备等方面有着很大的应用潜力。然而，电活性和生物粘附性的缺乏是限制导电水凝胶在新一代生物电子中应用的主要因素。

针对这一问题，西南交通大学鲁雄教授、谢超鸣研究员团队和西华大学姜丽丽副教授基于仿贻贝粘附化学，将导电聚合物PEDOT组装在聚多巴胺修饰的沸石咪唑酯基金属有机框架（PZIF-71）表面，制备了一种新型具有氧化还原活性的核壳结构纳米颗粒。这种纳米颗粒由于含有丰富的儿茶酚基团能够作为纳米填料掺杂入聚丙酰胺（PAM）水凝胶中，用于制备多功能PEDOT@PZIF-71/PAM水凝胶。

图一，多功能PEDOT@PZIF-71/PAM水凝胶的制备及其应用示意图

首先，纳米颗粒的酚羟基与水凝胶基体形成多种非共价相互作用，能够显著提升水凝胶的机械性能，粘附性能和导电性能。其次，该PEDOT@PZIF-71/PAM水凝胶具有良好的生物相容性，可以作为生物电极准确检测体内外生理信号，而不引起炎症反应。除此之外，由于PEDOT和PZIF-71的固有赝电容行为，该水凝胶能够组装成一种具有粘附性的柔性超级电容器。该电容器能够粘附在人体肌肉组织表面作为可充电的电刺激医疗装置。该研究不仅提供了一种制备具有电活性纳米填料的新策略，还为研发用于新一代生物电子和超级电容器的多功能水凝胶开辟了新的可能性。

图二、 PEDOT@PZIF-71/PAM水凝胶超级电容器的电化学性能以及作为电刺激设备，刺激肌肉产生稳定的肌电信号展示。

该研究成果以“Bioadhesive and electroactive hydrogels for flexible bioelectronics and supercapacitors enabled by a redox-active core–shell PEDOT@PZIF-71 system”为题在线发表于《Materials Horizons》（IF= 15.717）。论文第一作者为甘东林博士（现为南京师范大学青年教师）和硕士研究生黄自强，论文的通讯作者为西南交通大学医学院（生物医学工程研究院）的鲁雄教授、谢超鸣研究员以及西华大学姜丽丽副教授。该研究得到了国家自然科学基金，四川省重点研发计划等项目支持。

原文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/mh/d2mh01234k

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（责任编辑：xu）

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