虽然基于水凝胶的柔性传感器在医学和机器人等领域得到了广泛的应用，但其性能可能会受到水分快速蒸发的阻碍，从而导致灵敏度和机械耐久性降低。尽管探索了一些有效的解决方案，例如引入有机溶剂、电解质和弹性体复合材料，但这些方法仍然存在电导率降低、界面错位和动态条件下保护不足等问题。
受细胞膜结构的启发，南京大学Bin Xue课题组联合Yi Cao课题组和Wei Wang课题组开发了一种自适应脂质整合双层涂层 （ALIBC），以增强基于水凝胶的传感器的保水性。脂质层和长链两亲性分子在水凝胶表面用作致密涂层和锚定剂，模拟脂质和膜蛋白在细胞膜中的作用，而水凝胶内聚集体中的备用脂质可以迁移到表面以对抗变形下的脱水。这种脂质整合的双层涂层可防止水凝胶在静态和动态状态下的水分蒸发，而不会影响固有的柔韧性、导电性，并且无细胞毒性。带有 ALIBC 的基于水凝胶的传感器在体温、大范围变形和长期动态传感条件下表现出显着增强的性能。这项工作提出了一种通用方法，可以在不影响其固有物理性质的情况下精确控制水凝胶和基于水凝胶的传感器的保水能力。
图1：基于 ALIBC 的自适应脂质集成双层涂层 （ALIBC） 和水凝胶传感器保水的工程。
图2：ALIBC 水凝胶的保水性。
图3：ALIBC 水凝胶的机械性能。
从细胞膜的流体马赛克模型中汲取灵感，作者开发了一种通用的水凝胶保水策略，而不会影响其固有的可拉伸性、导电性和生物相容性。该方法需要在水凝胶网络中掺入共价键合的疏水性 UA 分子，形成初始保水层并作为后续脂质双层的锚点。嵌入长链 UA 中的动态脂质形成自适应脂质整合双层涂层 （ALIBC），并进一步增强水凝胶的保水能力。至关重要的是，与大多数传统的保水方法不同，脂质整合双层是非内部交联和适应性强的，可以在不影响拉伸性、导电性和生物相容性的情况下实现有效的保水。该策略在保持块状水凝胶的固有特性的同时平衡了保水性，这在传统方法中经常被忽视。这一策略为水凝胶保水处理提供了前景，并显著扩展了基于水凝胶的传感器在柔性电子领域的应用范围。
【参考文献】
https://www.nature.com/articles/s41467-024-54879-7#Sec8
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