《npj Flexible Electronics》：Cholinium-based eutectogel electrode for high-quality dynamic EEG/ECG monitoring exceeding 48?hours
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为破解长期动态生理电信号采集中“干电极阻抗高、湿电极易干”两难，团队设计胆碱-甘油深共晶凝胶（ChCl-egel），兼具4.7 kΩ超低皮肤阻抗与93%保水率，48小时ECG信噪比提升8 dB，18小时EEG-SSVEP分类精度>68%，为可穿戴医疗提供超长寿命高保真传感界面。
研究背景
科幻电影里，主角贴一片“创可贴”就能实时把心跳、脑波上传到云端，可现实中这片“创可贴”往往撑不过半天：商业湿电极（Ag/AgCl 导电胶）信号虽好，却两小时就干裂；干电极舒服却阻抗高达数百千欧，一动就丢信号。运动出汗、皮肤油脂、昼夜温湿度变化，更让长期动态监测成为可穿戴医疗“卡脖子”环节。如何让电极既像湿电极一样“听得清”，又像干电极一样“耐得久”，还要在跑步、睡眠、淋浴等真实场景里“跟得紧”？这正是 Weiguang Wang 等人在《npj Flexible Electronics》2025 年第 9 卷报道的出发点。
关键思路
作者把目光投向“深共晶溶剂”（DES）——一种由氢键供体（HBD）与受体（HBA）自组装形成的室温液态“离子水库”。其中胆碱氯（ChCl）-甘油体系成本低、可食用、可降解，却拥有媲美离子液体的导电率。他们把 DES 锁进明胶三维网络，做成“胆碱基深共晶凝胶电极”（ChCl-egel），利用氢键-静电双物理交联，让离子“跑得快”、网络“不怕拉”、表面“能呼吸”。
研究方法（≤250 字）
溶剂热法制备 ChCl-甘油 DES，后与明胶溶液 70 °C 共混，零交联剂浇铸成胶。
电化学阻抗谱（EIS）测定 0.1 Hz–100 kHz 范围皮肤-电极阻抗；自制 8 导联 EEG 与单导联 ECG（AD8232/BMD101）系统，分别采样 1000 Hz 与 9600 Hz。
旋转流变仪做温度-频率双扫描，确定凝胶-溶胶可逆相变；万能试验机做 50% 拉伸、50% 压缩循环疲劳。
3 天 L929 细胞 CCK-8、家兔 72 h 皮肤刺激、豚鼠 14 天致敏实验评估生物安全。
8 通道稳态视觉诱发电位（SSVEP）范式（8/10/12/14 Hz），采用 TRCA 空间滤波算法计算分类准确率。
研究结果
设计与表征
透明可拉伸 ChCl-egel 在 500–900 nm 透光率≈100%，能清晰看见叶脉；44–46 °C 完成固-液可逆转变，可重塑贴合指缝、发际线等曲面。冻干后多孔结构孔径 10 μm，利于离子迁移。
电-力-生物相容性能
最优配方（明胶 2.2 g）在 10 Hz 皮肤阻抗 4.7 kΩ，离子电导 0.96 mS cm，拉伸模量 40 kPa，200% 应变下 95% 应力保持；5 天室温失水仅 7%，PBS 中 94% 质量保持；细胞活力 >92%，无皮肤红斑水肿，符合 ISO 10993。
日常动态 ECG 监测
48 小时连续记录，P-QRS-T 波形清晰，信噪比（SNR）47.8±1.0 dB，较商业 3M Red Dot 电极提升 8 dB；跑步 10 km/h 下仍维持 >30 dB，心率（BPM）与速度同步升高，无基线漂移。
高保真 EEG 与 SSVEP
闭眼 α 节律 8–13 Hz 功率谱与商业胶一致，Pearson 相关 >0.98；18 小时头皮阻抗由 8 kΩ 降至 5.3 kΩ，而商业胶 4 h 即干裂反弹至 >20 kΩ。0.5–2 s 窗长下 SSVEP 分类准确率 59.7%→68.9%，优于商业胶约 6 个百分点。
综合对比
雷达图显示 ChCl-egel 在“阻抗-拉伸-时长-成本”四维包围 3M 与凝胶电极：单价约 0.18 美元/10 g，可拉伸 200%，工作时长 >48 h，SNR 与保水率同时达标。
结论与讨论
该研究首次将“食品级”胆碱-甘油 DES 引入柔性明胶网络，利用氢键“可逆断裂-重建”机制，同步解决导电、保水、粘附、生物安全四大痛点。ChCl-egel 把商业湿电极的“低阻抗”与干电极的“长寿命”合二为一，为需要 24 h 以上连续 EEG（癫痫筛查、BCI）或动态 ECG（马拉松、高原作业）场景提供即贴即用、可量产、可降解的“离子皮肤”解决方案，也为 DES 在生物电子领域的应用打开大门。
