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        近年來,軟生物電子器件和由軟物質制成的可植入、可穿戴電子設備由于其能在生物組織和電子設備之間架起橋梁而得到快速的發展.軟生物電子器件能夠及時收集和傳輸來自人體各個部位的生物電子信號,包括皮膚、心臟、脊髓和大腦.因此,成為了健康監測、智能給藥、神經修復裝置等新興應用的核心.

 

        水凝膠是一類類似于細胞外基質的親水聚合物交聯網絡,在組織工程、藥物傳遞、細胞培養和再生生物醫學等領域廣泛應用于組織模擬材料.與生物組織類似,軟的水凝膠也具有高含水量,使得離子和生物分子可以輕易地穿透,這些特點使其成為生物電子器件的優先選擇.例如,現有的水凝膠基的生物電子器件就有引入各種各樣的柔性傳導物,如鹽溶液、離子水凝膠,三維金屬彈簧,金屬納米線,石墨烯/水凝膠復合體和導電高分子等.

 

        深圳大學孔湉湉團隊-劉雅銘(第一作者)將海藻酸鈉-聚丙烯酰胺雙網絡水凝膠與CO2激光雕刻法結合起來,利用水凝膠中海藻酸鈉和丙烯酰胺的第一步半固化使其具備相應剛度,然后用CO2激光刻蝕半固體與離子交聯的海藻酸鹽和半固化的PAAm,得到定制的微通道.用微通道將一塊未刻蝕的半固態材料放在微通道的頂部,進一步利用半固態材料中剩余的AAm單體進一步交聯實現粘合.得到的水凝膠基微流控芯片通過灌注液態金屬以制備生物電子設備,并應用于傳感器和NFC芯片的制作上.

高強度水凝膠微流控芯片的制備工藝原理圖和機理

 

相關參數及應用

 

該成果近期以"Ultrastretchable and Wireless Bioelectronics Based on All-Hydrogel Microfluidics"為題發表于國際學術期刊《ADVANCED MATERIALS》上.