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        近年來,軟生物電子器件和由軟物質(zhì)制成的可植入、可穿戴電子設(shè)備由于其能在生物組織和電子設(shè)備之間架起橋梁而得到快速的發(fā)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(jiān)測、智能給藥、神經(jīng)修復(fù)裝置等新興應(yīng)用的核心.

 

        水凝膠是一類類似于細胞外基質(zhì)的親水聚合物交聯(lián)網(wǎng)絡(luò),在組織工程、藥物傳遞、細胞培養(yǎng)和再生生物醫(yī)學等領(lǐng)域廣泛應(yīng)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(yōu)先選擇.例如,現(xiàn)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(dǎo)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(fù)合體和導(dǎo)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(wǎng)絡(luò)水凝膠與CO2激光雕刻法結(jié)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(yīng)剛度,然后用CO2激光刻蝕半固體與離子交聯(lián)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(tài)材料放在微通道的頂部,進一步利用半固態(tài)材料中剩余的AAm單體進一步交聯(lián)實現(xiàn)粘合.得到的水凝膠基微流控芯片通過灌注液態(tài)金屬以制備生物電子設(shè)備,并應(yīng)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(guān)參數(shù)及應(yīng)用

 

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