全聚合物微针阵列用于长期可穿戴的心电图监测.
Ju Hyeon Kim1, Chuljin Hwang2, Jee Hoon Lee3
1Department of Mechanical Engineering, Inha University, Incheon, 22212, Republic of Korea.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|November 14, 2025
概括
本研究引入了一种新的微针电极 (MNE),用于稳定,长期的心电图 (ECG) 监测. 生物相容的MNE性能优于传统的凝电极,提供可靠的心血管疾病检测.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 心血管疾病监测需要可靠的长期心电图 (ECG) 信号获取.
- 传统的凝电极会出现脱水和运动缺陷,限制了持续的监测.
- 需要先进的电极材料来进行稳定,长期的心电图监测.
研究的目的:
- 开发一种生物相容的全聚合物微针电极 (MNE),用于稳定,长期的心电图监测.
- 通过减少阻抗和生物污染的表面修改来提高MNE的性能.
- 为了评估MNE的机械性能,皮肤兼容性和长期ECG信号质量.
主要方法:
- 一个全聚合物MNE的制造.
- 用聚-3,4-乙烯二氧化硫):酸 (PEDOT:Tos) 进行表面功能化,以降低接口阻抗.
- 涂上zwitterionic sulfobetaine methacrylate (SBMA),以抵抗蛋白质和细胞粘附.
- 机械测试和光学连贯性断层扫描用于皮肤插入评估.
- 在14天内使用无线可穿戴心电图系统进行现场评估.
主要成果:
- 用SBMA涂层的MNE在10Hz时实现了较低的界面阻抗 (0.63kΩ·cm2).
- 显著减少非特异性蛋白质和细菌粘附 (84.2%的大肠杆菌, 98.6%的BSA).
- 显示出出色的机械强度,可以在不变形的情况下穿透皮肤.
- 在14天的时间内保持高质量的ECG信号采集.
- 在动态运动条件下性能优于凝电极.
结论:
- 开发的SBMA涂层的MNE为稳定,长期的ECG监测提供了一个有希望的解决方案.
- 这种微针电极技术克服了传统凝电极的局限性.
- 无线网络使得可靠的心血管监测,特别是在可穿戴和动态场景.
