中國教育新聞網(wǎng)訊（記者 焦小新）近日，廣東以色列理工學(xué)院王燕副教授（共同通訊作者）課題組在《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances 2024, 10, eadj5389）上發(fā)表題為“A 10-micrometer-thick nanomesh-reinforced gas-permeable hydrogel skin sensor for long-term electrophysiological monitoring”的論文，對疾病的早期發(fā)現(xiàn)及治療具有重要意義。

論文截圖

皮膚生物電子的長時連續(xù)人體健康監(jiān)測功能為及時疾病預(yù)防、篩查、診斷和治療提供了有效途徑，對于個性化健康醫(yī)療具有重要意義。水凝膠作為一類含有高水分的交聯(lián)聚合物，由于其與生物組織的相似性以及在電學(xué)、力學(xué)和生物功能工程方面的多樣性，已經(jīng)在皮膚生物電子領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。水凝膠皮膚生物電子器件在健康相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大潛力，如人體健康監(jiān)測、人機(jī)界面、精準(zhǔn)治療等。然而，制備薄韌、透氣、能夠自粘附于人體皮膚實現(xiàn)長期日常使用 (>1 周) 的水凝膠傳感器仍具挑戰(zhàn)。

該論文研發(fā)了一種10微米厚的納米網(wǎng)格增強(qiáng)型透氣水凝膠皮膚傳感器，它能在人體日常生活條件下自粘附于人體皮膚，并實現(xiàn)連續(xù)8天高質(zhì)量電生理信號監(jiān)測，標(biāo)志著水凝膠皮膚傳感器從厚重缺乏透氣性的外形尺寸特征演化到透氣薄韌，對疾病的早期發(fā)現(xiàn)及治療具有重要意義。

該研究包括兩個關(guān)鍵步驟：首先，設(shè)計明膠熱敏相變水凝膠材料；其次，通過納米網(wǎng)格增強(qiáng)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)超薄韌特性。由此得到水凝膠皮膚電極厚度低至10微米，并表現(xiàn)出優(yōu)異機(jī)械魯棒性、皮膚粘附性、透氣性和抗失水性能。為了展現(xiàn)其在疾病早期發(fā)現(xiàn)及治療方面的應(yīng)用，課題組展示了在日常穿戴條件下該水凝膠電極對人體心電圖、肌電圖、運動傳導(dǎo)速度、眼電圖、腦電圖、聽覺腦干反應(yīng)、視覺誘發(fā)電位等信號的高保真長期連續(xù)監(jiān)測。