j9九游会手机:

  生物电子设备与生物安排的集成因其在健康监测和疾病医治中的重要性而遭到广泛重视，如生物电位记载、创伤护理和心血管疾病医治。但是，大多数传统的生物电子设备运用刚性和枯燥的金属作为电极，因为与软生物安排的机械不匹配，导致界面处的高触摸阻抗和相邻细胞/安排不可防止的免疫反响。因而，会呈现低质量的信号收集乃至功用毛病。未处理这样一些问题，最近呈现了相似安排的导电水凝胶，它们要么被用来替代传统的电极，要么被用作与生物安排非直触摸摸的桥接层。用于生物电子设备的导电水凝胶应具有特定的特性，包含低触摸阻抗和均匀的导电性，以促进电路和安排之间的高精度电通讯，低模量和强粘附性，以保证与安排的安稳和保形触摸，一起最大极限地削减机械失配，以及低细胞毒性和杰出的生物相容性，以防止体内的不良免疫反响。

  虽然已开展了几十年，但导电水凝胶仍处于前期阶段。使水凝胶导电的最简略办法是增加导电资料，如金属、碳纳米管和石墨烯。但是，它们的机械不均匀性和细胞毒性阻止了实践运用。别的，根据导电聚合物的水凝胶，如聚（3,4-乙撑二氧噻吩）（PEDOT）、聚吡咯和聚苯胺，被认为是有远景的生物电子学资料，其特征是固有的链级导电性和杰出的生物相容性。现在，开发导电聚合物基水凝胶主要有两种办法。第一种运用植酸、离子液体或二甲亚砜等有机溶剂来制备纯导电聚合物水凝胶。但是，这些水凝胶的机械功能较差，粘附力缺乏，导致长时刻不安稳。虽然现已开发了多种办法来增强与生物安排的粘附，但与导电垫粘附的含义却被忽视了。因而，对通用外表有足够粘附力的水凝胶任旧存在缺乏。第二种办法将导电聚合物与另一种柔软、可拉伸的聚合物网络相结合，以取得更好的机械功能。但是，导电聚合物的疏水性通常会导致聚集体断开，阻止均匀的导电性。因而，完成具有均匀导电性的柔软、可拉伸和粘性导电聚合物基水凝胶仍然是一个严重应战。

  1. 本作业提出了一种本质上具有粘性和导电性的水凝胶，具有安排样模量，对各种基材有着十分强的粘附性。

  2. 粘合剂邻苯二酚基团被掺入导电聚（3,4-乙撑二氧噻吩）（PEDOT）水凝胶基质中，这减小了PEDOT的尺度并提高了分散性，形成了一个具有优异才能导电性和应变不敏理性的渗流网络。

  3. 这种水凝胶有效地连接了生物电子学与安排的界面，保证了原始的信号记载，一起最大极限地削减了身体运动的搅扰。

  4. 这种才能经过全面的体内试验得到了证明，包含在静态和动态人体皮肤上的肌电图和心电图记载，以及在运动大鼠上的皮层电图。

  图1. 固有粘性和导电水凝胶的规划。（a） 直接附着在安排上的传统生物电子设备的示意图。具有粘附到安排（b）的水凝胶界面并从安排（c）传输信号的生物电子设备的示意图。（d） 水凝胶内聚合物网络结构的示意图。（e） 水凝胶主要成分的分子结构和DMA和PEDOT之间的潜在相互作用。（f） 用于可穿戴和植入式生物电位信号监测的水凝胶生物电子设备的示意图，包含皮肤肌电图、心电图和植入式心电图。

  图2. EPAD水凝胶的机械和粘合功能。（a） DMA-PEDOT的规划和拟议结构示意图。DMA-PEDOT的TEM图画（b）及其水凝胶内的网络（c）。（d） DMA-PEDOT和原始PEDOT的ATR-FTIR光谱。（e） DMA-PEDOT和原始PEDOT的XPS光谱。（f） 不同DMA-PEDOT含量的水凝胶的应力-应变曲线）。（g） 不同DMA-PEDOT含量水凝胶的杨氏模量和耐性。（h） DMA-PEDOT、PDA和PAM链之间的非共价相互作用。（i） EPAD、PAM-PDA和纯PAM水凝胶的ATR-FTIR光谱。（j） EPAD水凝胶的时刻依赖性应力-应变曲线。（k） 经过搭接剪切试验研讨EPAD水凝胶对不同基材的粘附强度。插图是搭接剪切试验的示意图。（l） EPAD水凝胶与其他报导的导电水凝胶在杨氏模量和粘附强度方面的比较。

  图3. EPAD水凝胶的电学和电化学性质。（a） 不同DMA-PEDOT含量水凝胶的电导率。（b） 以原始PEDOT-PAM-PDA水凝胶和离子导电水凝胶为参阅，研讨了EPAD水凝胶在单轴拉伸下的电阻改变。（c） EPAD水凝胶在30%应变循环载荷下的电阻改变。（d） 描绘DMA-PEDOT网络在拉伸和开释过程中变形的示意图。冻干EPAD水凝胶（e和f）和原始PEDOT-PAM-PDA水凝胶（g）的横截面SEM图画。（h） EPAD水凝胶和商用Ag-AgCl电极在五个附着-剥离循环期间的电化学阻抗谱。（i） 在附着-剥离循环期间，EPAD水凝胶和商用Ag-AgCl电极在两个代表性频率（10和100 Hz）下的阻抗改变起伏。

  图4. EPAD水凝胶的生物相容性。（a） 根据MTT法的NIH/3T3细胞在培育1/3/5天后的体外细胞存活率。（b） 培育1/3/5天后NIH/3T3细胞的代表性共聚集显微镜图画。（c和d）对照组（c）和水凝胶组（d）在2周结束时H&E染色安排切片的代表性图画。星号表明的皮下空泛对应于植入部位。代表性安排用箭头符号，并扩大至20倍。（e） 根据H&e染色载玻片的安排学评分。（f） 全血细胞计数的代表性成果。n=5只生物独立的动物。NS表明无显著性（P0.05；配对样本t查验）。Leu=白细胞；Lym=淋巴细胞；Neu=中性粒细胞；Mon=单核细胞；Eos=嗜酸性粒细胞；Bas=嗜碱性粒细胞。

  图5. 皮肤EMG和ECG监测。（a）用于EMG和心电图监测的EPAD生物电子设备的图画。（b）握拳（i）和不同手指的屈伸（ii）发生的EMG信号。（c） 心电图通道设置示意图。（d） 静息和运动状态下心电图信号的信噪比散布。（e） 静息（i）、蹲（ii）、划船（iii）和步行（iv）发生的心电图信号。

  图6. 用于ECoG记载的根据EPAD的生物电子设备。（a） 设备结构的分化图。（b） 用于ECoG收集的EPAD生物电子设备的光学图画。（c） 扩大检查封装层的马蹄形结构。（d） 无机设备的绝对高度图。（e） d部分中沿白色虚线的厚度。（f）由粘性水凝胶坚持的共形界面。（g） 设备应变散布的有限元剖析。（h） ECoG监控的一致性接口。

  图7. 运动大鼠的癫痫监测。（a） 动物试验的关键步骤。（b） 在自在活动的大鼠体内记载ECoG。（c） ECoG监测期间观察到的癫痫行为：哆嗦和允许。在时频域（d）和时域（e）对记载的癫痫波进行信号剖析。ECoG监测期间观察到的代表性癫痫行为：允许和跑步（f）；摇晃和掉落（g）。