图1. 基于超声介导的多元耦合仿生粘附水凝胶皮肤电子接口的机制与3D打印实现。多元耦合仿生粘附机制受章鱼微结构和蜗牛粘液的启发，该方案可通过微纳米增材制造技术实现。皮肤电子接口在超声作用下与组织表面形成具有时空可控性和可脱粘控制的强生物粘附，此外，还具有优异的机械电子性能，适度的水溶胀性能，抗冻性等，可用于温度传感、动作和心电信号监测以及冻伤伤口愈合。
皮肤电子接口在诊断、治疗、健康监测以及智能穿戴等领域有着广阔的应用前景。在湿润和动态环境下，设备和皮肤之间易出现非保形接触，这将降低电信号传输的灵敏度和保真度。其关键问题在于如何在组织电子界面处形成稳定而紧密的力学电子耦合。安徽医科大学罗婷婷高工、杨润怀教授，安徽医科大学第二附属医院丁呈彪副主任医师，安徽医科大学第一附属医院隋聪副主任医师团队受章鱼吸盘结构与蜗牛粘液的共同启发，提出了基于多元耦合仿生粘附的水凝胶皮肤电子接口新策略，并引入超声介导的粘附(界面韧性)增强机制，最终利用数字光处理微纳增材制造技术(DLP 3D)实现了一种多功能、诊疗一体式的生物电子接口。该接口具有适度的水溶胀性能、高达460%的最大变形量、高灵敏度(GF=4.73)、坚韧且可控制的生物粘附（粘附力提升109.29%）。除了优异的机械电子性能外，该接口还具有良好的生物相容性、抗菌性、光热性和在-20℃下的抗冻性。实验表明，该皮肤电子接口可以灵敏地进行温度、运动以及心电信号监测。利用大鼠冻伤模型，作者证明了该皮肤电子接口可以作为一种有效的创面贴片来加速愈合过程。作者期望这项研究为构筑新一代多功能集成的高性能生物电子接口提供新思路。
图2. 水凝胶传感器的传感性能和人体生理信号的监测。a）PA和PAMS两种水凝胶的相对电阻-拉伸应变曲线。b) PAMS水凝胶在低应变下的拉伸循环曲线，ε=0.2，ε=0.5，ε=0.8。c）PAMS水凝胶在高应变下的拉伸循环曲线，ε=1，ε=2，ε=3。d）连续感测温度。在不同的温度下，电阻变化不同。e） 在同功率红外光下不同MXene含量的水凝胶的温度-时间曲线。f）贴片的电阻变化率（ΔR/R0）温度曲线。线性函数用于拟合。g）贴片对运动的连续监测示意图。h-i）实时监测手指、手腕区域活动产生的生理信号。
作者简介：
本文第一作者为安徽医科大学研究生马慧和安徽医科大学第二附属医院研究生刘贞雨。
本文最后通讯作者罗婷婷，工学博士，高级工程师，硕士生导师。毕业于中国科学技术大学精密仪器系，获博士学位。曾在中国电子科技集团公司第三十八研究所工作担任高级工程师，从事微焦点X射线设备研发工作。现就职于安徽医科大学生物医学工程学院医学工程与仪器系，担任硕士生导师。长期从事基于软材料的微纳米结构仿生医学传感器的研究工作。主持国家自然科学基金青年基金，主持安徽省高校科研项目重点项目，主持安徽省高校科研项目重大项目，获得江苏省镇江市人才项目资助，并主持多项企业委托研发课题，参与国家自然科学基金面上项目，安徽省高校优秀青年项目，安徽省质量工程“四新”研究与改革实践项目等。累计发表相关SCI，EI以论文10余篇，发明专利5项。获中科院“朱李月华优秀博士生奖”；获中国电子科技集团公司科学技术奖一等奖（省部级奖）；获中国电子科技集团公司第三十八研究所立功集体二等功；获安徽省教学成果奖二等奖。
本研究得到安徽省高校自然科学研究项目（2022AH050648）、国家自然科学基金（No. 62373004，61973003）、安徽省高校优秀青年科研项目（2022AH030077）、安徽医科大学科研进步基金（2023xkjT002）、安徽省高校青年拔尖人才支持计划重点项目（gxyqZD2020012）、安徽省转化医学研究院研究基金（2021zhyx-C27）、安徽省重大科技专项（202203a05020010、JZ2022AKKZ0113）、企业委托研发课题(备案号 2022053,项目编号 1403017202)、企业委托研发课题(备案号 2024033,项目编号 1403017204)资助。
