用于生物組織-電子接口的水響應(yīng)性自適應(yīng)可拉伸電極

中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員李光林、劉志遠(yuǎn)團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合新加坡南洋理工大學(xué)教授陳曉東、高華建團(tuán)隊(duì)以及南京醫(yī)科大學(xué)教授胡本慧團(tuán)隊(duì)，共同研發(fā)了一種能夠快速大幅度收縮的柔性薄膜，并系統(tǒng)探討了該薄膜在簡化和加速植入程序領(lǐng)域的應(yīng)用。這一創(chuàng)新設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)生物組織和電子設(shè)備之間的無縫集成提供了新的可能。相關(guān)研究近日以“Water-responsive supercontractile polymer films for bioelectronic interfaces”為題發(fā)表在Nature期刊上。

具有超收縮能力的水響應(yīng)性自適應(yīng)聚合物（WRAP）薄膜

柔性可拉伸電極是監(jiān)測人體電生理信息的核心工具。由于生物組織柔軟，形狀和尺寸各不相同，柔性可拉伸電極與生物組織的接口無法像硬件電路集成那樣標(biāo)準(zhǔn)化，因此亟須開發(fā)柔性電極與復(fù)雜生物組織的標(biāo)準(zhǔn)化快速集成方法。

研究團(tuán)隊(duì)從蜘蛛絲中汲取靈感，基于聚環(huán)氧乙烷和聚乙二醇-α-環(huán)糊精包合物，研發(fā)出了一種水響應(yīng)性超收縮聚合物薄膜。該薄膜在室溫條件下干燥、柔韌且穩(wěn)定，潤濕后能快速且大幅度地收縮，轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝钥衫斓乃z薄膜。這種超收縮薄膜干燥且柔韌的特性有助于電子集成?；谶@種薄膜構(gòu)筑的自適應(yīng)電極陣列大大簡化了植入過程，在潤濕后可靈活地包裹不同尺寸的神經(jīng)、肌肉和心臟，并應(yīng)用于體內(nèi)神經(jīng)刺激和電生理信號(hào)記錄。

水響應(yīng)性自適應(yīng)聚合物（WRAP）薄膜的微觀結(jié)構(gòu)和超收縮機(jī)理

作為植入式刺激和記錄電極的水響應(yīng)形狀自適應(yīng)電極陣列

研究表明，這種新型水響應(yīng)性材料在塑造下一代生物組織-電子接口以及拓寬形狀自適應(yīng)材料的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用方面具有潛在作用。

論文信息： https://doi.org/10.1038/s41586-023-06732-y