用于生物组织-电子接口的水响应性自适应可拉伸电极

中国科学院深圳先进技术研究院研究员李光林、刘志远团队，联合新加坡南洋理工大学教授陈晓东、高华建团队以及南京医科大学教授胡本慧团队，共同研发了一种能够快速大幅度收缩的柔性薄膜，并系统探讨了该薄膜在简化和加速植入程序领域的应用。这一创新设计为实现生物组织和电子设备之间的无缝集成提供了新的可能。相关研究近日以“Water-responsive supercontractile polymer films for bioelectronic interfaces”为题发表在Nature期刊上。

具有超收缩能力的水响应性自适应聚合物（WRAP）薄膜  

柔性可拉伸电极是监测人体电生理信息的核心工具。由于生物组织柔软，形状和尺寸各不相同，柔性可拉伸电极与生物组织的接口无法像硬件电路集成那样标准化，因此亟须开发柔性电极与复杂生物组织的标准化快速集成方法。

研究团队从蜘蛛丝中汲取灵感，基于聚环氧乙烷和聚乙二醇-α-环糊精包合物，研发出了一种水响应性超收缩聚合物薄膜。该薄膜在室温条件下干燥、柔韧且稳定，润湿后能快速且大幅度地收缩，转变为柔性可拉伸的水凝胶薄膜。这种超收缩薄膜干燥且柔韧的特性有助于电子集成。基于这种薄膜构筑的自适应电极阵列大大简化了植入过程，在润湿后可灵活地包裹不同尺寸的神经、肌肉和心脏，并应用于体内神经刺激和电生理信号记录。

水响应性自适应聚合物（WRAP）薄膜的微观结构和超收缩机理  

作为植入式刺激和记录电极的水响应形状自适应电极阵列  

研究表明，这种新型水响应性材料在塑造下一代生物组织-电子接口以及拓宽形状自适应材料的生物医学应用方面具有潜在作用。

论文信息： https://doi.org/10.1038/s41586-023-06732-y