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廈門大學(xué)侯旭教授/帝國理工大學(xué)李明博士、Eduardo Saiz教授《Device》：防汗生物電子皮膚傳感器

2023-06-28 來源：高分子科技

近日，廈門大學(xué)侯旭教授課題組與英國帝國理工大學(xué)李明博士、Eduardo Saiz教授合作在Cell新子刊《Device》上發(fā)表題為“Sweat-resistant bioelectronic skin sensor”的研究論文，通過構(gòu)筑液基材料用于抗汗生物電子皮膚，不僅能在干燥、油性和出汗的環(huán)境下穩(wěn)定監(jiān)測電生理信號，提供疾病風(fēng)險預(yù)警，而且在極端環(huán)境下也可以進(jìn)行人機(jī)交互。

生物電子皮膚傳感器為高強(qiáng)度運(yùn)動下診斷和預(yù)測相關(guān)疾病提供了更多機(jī)會。然而，大多數(shù)皮膚傳感器在潮濕的生理環(huán)境中會因失效而脫落，這嚴(yán)重限制了其應(yīng)用。基于此，研究團(tuán)隊報告了一種基于液基材料對生物電信號和運(yùn)動監(jiān)測具有高靈敏度的防汗生物電子皮膚傳感器。這種傳感器不僅對干燥、油性和出汗的人體皮膚具有很強(qiáng)的附著力，而且具有穩(wěn)定、靈敏的電信號響應(yīng)特性。此外，高拉伸性、即時自愈、防潮和抗凍特性意味著液基材料可應(yīng)用于可穿戴防汗生物電子傳感器在復(fù)雜條件下進(jìn)行人機(jī)交互，可監(jiān)測不同場景下的微小運(yùn)動或劇烈運(yùn)動下的電生理信號，并提供疾病風(fēng)險預(yù)警，為可穿戴電子傳感器的設(shè)計提供了新的可能。如圖1示意性所示，與傳統(tǒng)BSS（在干燥皮膚上的粘附力較弱，在出汗條件下容易脫落相比，SRBSS在干燥條件下保持穩(wěn)定的粘附力，并且在出汗條件下也保持穩(wěn)定。優(yōu)異的性能確保SRBSS可用于身體信號傳感和報警過程。

圖1：防汗生物電子皮膚傳感器（SRBSS）的設(shè)計和原理

圖2：SRBSS的抗凍性、拉伸性、導(dǎo)電性和長期穩(wěn)定性。

圖3：SRBSS的自愈和粘附性能。

圖4：SRBSS的體外抗菌活性、皮膚致敏性以及細(xì)胞毒性和溶血率。

圖5：SRBSS作為生物電電極的傳感應(yīng)用，各種情況下的心電信號采集及相關(guān)報警系統(tǒng)。

帝國理工學(xué)院李明博士和廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院博士生李維軍為論文共同第一作者兼通訊作者，廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院侯旭教授為論文共同通訊作者。該研究工作獲得了國家自然科學(xué)基金（52025132、21975209、21621091、22021001和22121001）、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃（2018YFA0209500）、福建省國家科學(xué)基金（2022J02059）、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)（20720220085）、"111計劃"（B17027和B16029）、嘉庚創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室科技項目（RD2022070601）和英國EPSRC未來制造中心項目（MAPP，EP/P006566）等資助和支持。

文章鏈接：https://www.cell.com/device/fulltext/S2666-9986(23)00006-6

課題組主頁：http://xuhougroup.xmu.edu.cn/

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（責(zé)任編輯：xu）

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