华东师大张利东教授课题组《Mater. Horiz.》：液-固大分子静电作用构筑自适应粘附的水凝胶传感器

2023-06-11 来源：高分子科技

水凝胶传感器可以记录生物电信号，对临床疾病诊断具有重要意义。然而，对于湿润且不规则的生物组织表面，水凝胶传感器难以有效地粘附和检测实际的生理信号。因此，实现水凝胶传感器与生物组织之间的有效粘附依然极具挑战性。

近日，华东师范大学张利东教授课题组报道了一种原位渗透形成水凝胶传感器的方法，有效解决了水凝胶传感器与湿润不规则生物组织表面的粘附问题。该工作的创新之处在于先将液态阳离子聚合物作用于被测生物组织表面，通过固态阴离子聚合物薄膜的覆盖挤压作用，移除界面空气层。在阴阳离子的静电作用下，液态聚合物渗透进入固态阴离子聚合物薄膜，原位形成了具有导电性能的柔性传感器。通过监测青蛙心脏的跳动，证明了该方法不仅增强了界面粘附，还提高了水凝胶传感器的灵敏度。华东师范大学张利东教授，余家会教授和赵秋华副教授为论文通讯作者，硕士研究生周丹青为论文第一作者。该研究工作得到国家及上海市自然科学基金的支持。

液-固大分子静电作用构筑自适应粘附的水凝胶传感器示意图

自适应粘附的水凝胶传感器检测青蛙下颚及心脏的跳动

牛蛙等动物的皮肤可以分泌润滑液，使身体始终处于湿润状态，也使得捕食者难以抓住它们的身体。普通的水凝胶薄膜传感器难以有效的粘附在湿润的组织表面。液-固大分子原为渗透作用能够诱导水凝胶生物传感器自适应地粘附在湿润且不规则的青蛙组织表面，从而更好的检测组织表面的动态变化。例如，在牛蛙的下颚处，通过原位形成一块水凝胶薄膜传感器，即使受到强烈水流的冲击，也没有使传感器移动或从下颌分离。通过双毁髓法处理牛蛙，将其心脏暴露出来，心脏仍在跳动。通过在跳动的牛蛙心脏表面，原位形成一块水凝胶薄膜传感器，能够更直接地检测牛蛙心脏的微弱运动，并且电信号输出非常稳定。

该工作证明了原位渗透及静电相互作用，可以在湿润且不规则组织表面如牛蛙心脏，形成自适应粘附，以解决界面粘附失效问题，从而可以更好的检测组织表面微弱的动态变化，有望为生物组织表面生理信号的检测和监测，提供更为可行的方案。更为详细的信息，请参考原文Materials Horizons, 2023, DOI: 10.1039/D3MH00597F。

原文链接：https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2023/MH/D3MH00597F

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（责任编辑：xu）

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