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TIBI朱楊志/Ali Khademhosseini教授團(tuán)隊Adv. Mater.: 柔性氣凝膠電子皮膚貼片用于實時連續(xù)人體監(jiān)測

時間：2023-01-03 來源： 瀏覽：

TIBI朱楊志/Ali Khademhosseini教授團(tuán)隊Adv. Mater.: 柔性氣凝膠電子皮膚貼片用于實時連續(xù)人體監(jiān)測

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收錄于合集
#氣凝膠 11 個
#生物降解 2 個
#柔性氣凝膠電子皮膚貼片 2 個
#生物標(biāo)記物 2 個
#電子皮膚 4 個

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電子皮膚被廣泛用于對人類生理和代謝物標(biāo)志物的監(jiān)測，但是現(xiàn)有的傳統(tǒng)電子皮膚要么是單功能的，要么是由傳統(tǒng)的彈性拉伸體（例如 PDMS ）制成的，這些薄膜不具備自然皮膚的重要特征，比如高透氣性，防過敏，散熱，高度生物相容 , 和多功能傳感。

鑒于此， 寺崎研究所（TIBI）朱楊志教授和 Ali Khademhosseini 教授團(tuán)隊在 《 Advanced Materials 》 期刊上在線發(fā)表了題為 “A Breathable, Passive-cooling, Non-inflammatory, and Biodegradable Aerogel Electronics for Wearable Physical-Electrophysiological-Chemical Analysis” 的研究文章。本文 通過模仿皮膚 , 開發(fā)了一款柔性氣凝膠電子皮膚貼片 , 用于非侵入性和實時連續(xù)監(jiān)測多種生物標(biāo)志物，包括體溫 , 皮膚水合程度 , 心電 , 汗液中乳酸和酒精 , 以及組織液的葡萄糖水平。

本文亮點：
1） 設(shè)計柔性的GelMA氣凝膠作為新型的電子皮膚材料
憑借 GelMA 優(yōu)異的生物相容性、可降解性、和與生物組織相似的機(jī)械性能 , GelMA 水凝膠已廣泛用于組織工程、生物打印、和可植入設(shè)備。 除了兼?zhèn)?/span> GelMA 水凝膠的特點， GelMA 氣凝膠更為輕便，透氣，使得其更適合作為電子皮膚的材料，但由于其起自身的脆性，它并沒有被廣泛用于柔性電子領(lǐng)域。在本文中，我們探索了一種新的制造策略，調(diào)控氣凝膠的孔徑結(jié)構(gòu)，為 GelMA 氣凝膠賦予其足夠的柔韌性。同時柔性氣凝膠的三維毛細(xì)管多孔通道提供高效的熱濕傳遞路徑，確保其出色的透氣能力。
2） 多通道的傳感器設(shè)計
本文展示了柔性傳感器陣列可以通過低成本的絲網(wǎng)印刷技術(shù)集成到柔性 GelMA 氣凝膠貼片上。在該平臺上，印刷的電生理傳感器可用于監(jiān)測心電圖信號，溫度和阻抗傳感器分別連續(xù)監(jiān)測皮膚溫度、皮膚水合狀況，集成的電化學(xué)傳感器來量化代謝生物標(biāo)志物（乳酸、葡萄糖和酒精）濃度變化。貼片與皮膚直接接觸，同時通過反向離子電滲療法刺激汗液排泄和提取間質(zhì)液 (ISF) 。
3） 實時監(jiān)測人體日常生理變化
為了驗證 E-skin 貼片的有效性，我們進(jìn)行了人體測試，志愿者佩戴貼片，正常攝入食物，酒精， E-skin 貼片可實時判斷身體葡萄糖和酒精水平的變化，商業(yè)的血糖儀和酒精測試儀作為黃金標(biāo)準(zhǔn)來輔助驗證貼片測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。除此之外，這款 E-skin 貼片被驗證也可用于健身和訓(xùn)練的監(jiān)測。由于其出色的自粘能力和透氣性，可由于長期連續(xù)實時的身體監(jiān)測。
圖 1. 柔性氣凝膠電子皮膚貼片示意圖
圖 2. 柔性氣凝膠電子皮膚貼片的形貌，機(jī)械和電學(xué)性質(zhì)。
圖 3. 柔性氣凝膠電子皮膚貼片的生物相容性，防過敏以及生物降解性。
圖 4. 柔性氣凝膠電子皮膚貼片優(yōu)異的散熱性能。
圖 5. 柔性氣凝膠電子皮膚貼片的人體測試。
圖 6.柔性氣凝膠電子皮膚貼片用于實時連續(xù)人體監(jiān)測。

作者簡介

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朱楊志 是寺崎生物醫(yī)學(xué)創(chuàng)新研究所助理教授，2019年在加州大學(xué)河濱分校獲得化學(xué)工程專業(yè)博士學(xué)位。在加入寺崎研究所前曾于加州大學(xué)圣地亞哥分校作為博士后主持領(lǐng)導(dǎo)柔性電子相關(guān)研發(fā)課題。目前其團(tuán)隊工作重點是開發(fā)個性化醫(yī)療的柔性電子產(chǎn)品，包括智能隱形眼鏡，可穿戴和可植入傳感器的設(shè)計與制備。另外, 團(tuán)隊長期接受訪問學(xué)者，博后申請，歡迎咨詢yzhu@terasaki.org。
Ali Khademhosseini  目前擔(dān)任寺崎生物醫(yī)學(xué)創(chuàng)新研究所的首席執(zhí)行官/杰出教授。在此之前，他是加州大學(xué)洛杉磯分校生物工程系，化學(xué)工程系，以及放射系的教授，并兼任微創(chuàng)診療中心主任。他曾是哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院以及麻省理工終身教授，在哈佛，他領(lǐng)導(dǎo)創(chuàng)建了哈佛大學(xué)生物材料創(chuàng)新研究中心。他被公認(rèn)為再生醫(yī)學(xué)應(yīng)用，生物材料以及生物打印領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。

原文鏈接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202209300

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