一、麻省【导读】
导电性水凝胶由于其与生物组织的理工力高相似性(高含水量、柔软度)和导电性的江西聚合奇异结合,已成为生物电子界面传统金属电极的科技有前提的替代品。特别是师范,导电聚合物水凝胶(基于导电聚合物的打导电教育论坛活动导电水凝胶)与其他基于浓离子盐、金属(Ag、印助Au、物水Pt)或碳纳米材料(碳纳米管、凝胶牛石墨烯及其衍生物)的材料导电水凝胶相比,显示出一系列优势,麻省包括良好的理工力高电性能、生理环境中的江西聚合稳定性、生物相容性和完全有机特性。科技近年来,师范智能家居新品尽管最近在模拟生物组织的机械强韧性水凝胶方面取得了进展,但机械强韧性导电聚合物水凝胶的开发仍面临着持续的挑战。现有的硬导电聚合物水凝胶,通常是在坚韧的水凝胶基质中混合或聚合导电聚合物来制备的。然而,通过增加导电聚合物含量(纯导电聚合物水凝胶)来实现高导电性的尝试大大损害了水凝胶的机械性能,限制了它们作为生物电子界面的园艺种植日记实用性。而生物电子界面需要同时具有良好的机械和电气性能。此外,许多现有的导电聚合物水凝胶不适用于3D打印等先进的水凝胶制造技术,因此不适合制造生物电子器件。因此,合理设计和开发高导电性和机械性能导电聚合物水凝胶是当前该领域的关键研究之一。
二、【成果掠影】
近日,麻省理工学院Xuanhe Zhao, Hyunwoo Yuk,江西科技师范大学Baoyang Lu等人报告了一种双连续导电聚合物水凝胶(BC-CPH)。BC-CPH同时实现高导电性、拉伸性和断裂韧性,适用于相关的研究成果以“3D printable high-performance conducting polymer hydrogel for all-hydrogel bioelectronic interfaces”为题发表在Nature Materials上。
三、【核心创新点】
1、作者报告了一种双连续导电聚合物水凝胶,在不牺牲其机械性能的情况下克服挑战实现高导电性。BC-CPH可以很容易地从由电相和机械相组成的相分离油墨中制备,并允许使用各种先进的制造策略,包括旋转涂层和静电纺丝(低粘度油墨)以及微成型和3D打印(高粘度油墨)
2、BC-CPH在生理环境中同时实现了高导电性(超过11 S cm-1)、拉伸性(超过400%)、断裂韧性(超过3300 J m-2)、含水量(~80%) 和组织柔软度(杨氏模量低于1 MPa)。
四、【数据概览】
图1 BC-CPH 的设计与实现。©2023 Springer Nature
图2BC-CPH 的电气特性和稳定性。©2023 Springer Nature
图3对不同制造方法的适用性。©2023 Springer Nature
图4 全水凝胶生物电子界面。©2023 Springer Nature
图5体内电生理记录和刺激。©2023 Springer Nature
图6体内生物相容性。©2023 Springer Nature
五、【成果启示】
综上所述,作者提出的这种双连续导电聚合物水凝胶解决了导电水凝胶的难题,BC-CPH为类组织生物电子界面提供了一种很有前途的材料。在BC-CPH的奇异优势下,作者通过3D打印制备了单片全水凝胶生物电子界面,能够长期高效地进行电生理刺激,并在大鼠模型中记录多种组织和器官。这项工作可能为水凝胶生物电子学提供一个多功能的工具和平台,不仅可以实现机器和生物系统之间更好和更快速的电接口,还可以在组织工程和再生医学中广泛应用BC-CPH,加快生物医学的发展。
原文详情:https://doi.org/10.1038/s41563-023-01569-2
本文由K . L撰稿。