西南交通大學魯雄教授團隊AFM綜述：仿貽貝自粘附水凝膠生物電子

鋼鐵俠 3年前 (2020-04-23) 5284瀏覽

【背景】

近年來，可穿戴/植入生物電子由于其在個人醫療中的潛在應用而受到廣泛的關注。但是，現階段的生物電子一般都是依靠外部輔助設備固定于人體。這種基于外部輔助的固定在實際使用中會導致生物電子使用效果不穩定。因此，自粘附生物電子，通過提供與組織可靠和適形的接觸以及穩定和保真的檢測信號，可以緩解以上問題。但是，在濕潤的人體組織表面獲得長期穩定的自粘附是一項挑戰。近年來，基于仿貽貝粘附的水凝膠已經被認為是一種具有潛力用于自粘附生物電子設計的材料。自粘附導電水凝膠能夠提供穩定的表/界面電子信號檢測，解決了目前可穿戴設備不能穩定獲取人體組織表/界面生理信號的問題。

【成果簡介】

鑒于在水凝膠領域的創新工作，近日，西南交通大學魯雄教授團隊受邀在Adv. Funct. Mater.期刊撰寫特邀綜述 “Mussel-inspired hydrogels for self-adhesive bioelectronics”，（DOI:10.1002/adfm.201909954）。該論文系統總結了該團隊提出的基于仿貽貝策略調控酚醌氧化還原機理，實現自粘附水凝膠及其廣泛應用。

首先，從貽貝粘附化學機理出發，結合作者團隊的前期基礎。重點介紹了利用限域空間和電子轉移維持酚醌化學平衡從而實現仿貽貝長期粘附。同時，該團隊提出仿貽貝粘附化學是一種賦予生物電子多功能的新途徑。然后，文章從五個方面對基于自粘附水凝膠生物電子的性能進行了詳細討論：（1）仿貽貝化學用于研發具有超強力學強度的自粘附水凝膠生物電子，突破了傳統強韌水凝膠缺乏表面粘附性和細胞親和性，不能用于組織修復再生的難題；（2）仿貽貝化學用于研發具有自修復能力的仿貽貝自粘附水凝膠生物電子，實現了仿貽貝水凝膠生物電子的損壞結構性能的自修復，保證了其長期穩定的使用；（3）仿貽貝化學用于研發具有透明性的仿貽貝自粘附水凝膠生物電子，解決了納米填充導電水凝膠不透明和離子導電水凝膠生物相容性差，不能用于可視化生物電子應用的難題；（4）仿貽貝化學用于研發具有抗菌性的仿貽貝自粘附水凝膠生物電子，降低了可植入自粘附水凝膠生物電子細菌感染的風險；（5）仿貽貝化學用于研發用于極端環境的仿貽貝自粘附水凝膠生物電子，擴展了其應用環境，如高溫、極寒、人體表面汗液濕潤環境和人體植入體液環境。最后，文章提出了對下一代多功能水凝膠生物電子的展望與挑戰。

西南交通大學謝超鳴副教授為本文第一作者，西南交通大學魯雄教授和美國西北大學丁永會研究助理教授為共同通訊作者。

【圖文解讀】

圖1. 仿貽貝策略提供了可穿戴/植入生物電子從外部輔助固定轉變便捷可靠自粘附的新途徑。