近日，之江实验室马志军研究员（之江实验室新材料计算研究中心、浙江大学材料学院）与危岩教授（清华大学化学系）团队合作在材料领域顶级期刊《Advanced Materials》上发表了题为“Permeable and Durable Liquid-Metal Fiber Mat as Implantable Physiological Electrodes with Long-Term Biocompatibility”的研究型文章。该工作提出一种界面调控策略，解决了柔性纤维织物中LMs（镓基室温液态金属）的润湿性问题，制得的该生物电极具有优异的耐用性和长期生物相容性。浙江大学材料学院博士生周宁静和清华大学化学系博士后季久江为文章的共同第一作者，之江实验室马志军研究员、瞿瑞祥副研究员和清华大学化学系危岩教授为共同通讯作者。该工作获得了国家自然科学基金（62375246，62401515）和浙江省自然科学基金（No. LQ24F01000）的支持。

  可植入生物电极的研究应用对监测生物体特征信号具有巨大的优势，尤其是在即时诊断、脑机接口和刺激治疗等领域。为精确捕捉和放大生理特征信号，柔性电极需要与生物组织密切接触的同时保持较低的接触阻抗，以适应长期植入时生物组织表面曲率的变化。已报道的水凝胶、有机凝胶及硅橡胶等材料能够制造出顺应性好的电极，降低接触阻抗的同时提高手术安全性。然而，这类电极材料透气透液性差，长期植入可能导致缺氧、代谢物累积，进而引发不适、产生炎症，甚至存在致癌风险。

  LMs有优异的导电性、流动性和生物相容性，作为生物电极应用具有很大的潜力。LMs在室温下有良好的长期稳定性，将其与多孔柔性基底结合能够制备高透气性、生物相容性和顺应性的电极设备。然而，LMs的高表面张力导致其对高分子基底的润湿性差，难以渗透多孔柔性基底且易脱落。特别是在与心脏或血管等动态器官接触时，引发常见的如：电极耐久性、信号采集稳定性和物理残留的生物安全性问题。

图 1：LM-Ag-pSBS液态金属基生物电极的设计与制造。a）耐用和长期生物相容性生物电极的应用示意图。b）长期生物电极的生物相容性要求：多孔基质的透气透液性和LMs电极的表面顺应性。c）界面调控策略提升的LMs浸润性。d） LM-Ag-pSBS电极的制备流程示意图。

图 3：a）LM-Ag-pSBS在拉伸和摩擦状态下的导电机理图。注：F_LM为LMs对AgNPs的束缚力；b）照片展示了LM-pSBS和LM-Ag-pSBS在志愿者手臂皮肤表现摩擦后留下的痕迹；c）尼龙织物、pSBS、Ag-pSBS、LM-Ag-pSBS的透气性比较；d）Ag-pSBS、LM-Ag-pSBS、硬金属电极、商用ECG电极的皮肤接触阻抗比较；e）浸泡LM-Ag-pSBS和LM-pSBS后，人工脑脊液中Ga、In离子浓度的变化；f）L-929细胞在不同培养组的活力定量测定；g）不同培养组在培养12、24和48小时后在450 nm处的CCK8吸收。

  文章链接https://doi.org/10.1002/adma.202413728