通过共价拓结构和微纳米凝构建的抗疲劳粘合剂非膨胀水凝,用于可伸缩生物电子产品
Gongwei Tian1,2,3, Ming Zhu1,2, Jianhui Chen1,2
1MIIT Key Laboratory of Critical Materials Technology for New Energy Conversion and Storage, National and Local Joint Engineering Laboratory for Synthesis Transformation and Separation of Extreme Environmental Nutrients, School of Chemistry and Chemical Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin, 150001, PR China.
Bioactive materials
|July 21, 2025
概括
这项研究引入了一种具有增强抗疲劳特性的新型水凝粘合剂,用于灵活的生物电子. 这种新材料确保了生物电极在动态组织表面上的长期稳定集成.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物医学工程 生物医学工程
- 聚合物化学 聚合物化学
背景情况:
- 水凝粘合剂对于灵活的生物电子技术至关重要,它们具有类似组织的机械性能.
- 现有的水凝粘合剂具有较弱的抗疲劳粘合力,并且在潮湿,动态的组织上长期整合不良.
- 限制包括高膨胀比率和依赖弱凝聚力和接口粘合.
研究的目的:
- 开发一种具有显著增强凝聚力和粘合力的水凝粘合剂.
- 为了实现优良的抗疲劳组织粘附性,并适应实质性的组织变形.
- 为了实现生物电极的稳定,长期整合,以实现灵活的生物电子.
主要方法:
- 使用共价键拓粘附和双共价键交联的水凝的开发.
- 纳入甲基酸盐-多烯胺-酸N-氧苏胺乙烯基 (SPAN) 作为基质和液体奇托 (LC) 作为粘合层.
- 利用微纳米凝和预膨胀策略来增强机械性能和控制胀.
主要成果:
- 达到290kPa的令人印象深刻的粘合强度,超过现有的水凝 (∼130kPa).
- 显示疲劳值为240J/m2,明显高于对照组.
- 在浸泡70天后,粘合强度保持在125kPa以上,并在破裂时达到1330%的延伸.
- 在大鼠模型中,可实现稳定的电生理记录,并具有高的信号噪声比,持续35天.
结论:
- 这种新型水凝粘合剂在动态生物组织上表现出卓越的抗疲劳性能和长期稳定性.
- 开发的材料解决了当前水凝的关键局限性,为先进的灵活生物电子学铺平了道路.
- 这项工作为在动态电极-组织接口上稳定和高效的信号传输建立了新的范式.
