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随着可穿戴技术向集成诊断和治疗发展，传统水凝胶存在诸多局限。研究人员制备金属酚醛双网络离子凝胶（MP-DN 离子凝胶），该凝胶性能全面，能监测生理信号、促进伤口愈合，为下一代可穿戴诊疗电子设备提供新思路。
在科技飞速发展的当下，可穿戴设备已逐渐融入人们的日常生活。在医疗健康领域，人们对能精准感知人体状况的柔性材料需求与日俱增，比如在监测人体运动、捕捉生理电信号等方面。水凝胶凭借高含水量、柔软灵活以及生物相容性好等特点，在生物医学应用中备受瞩目。它不仅能为伤口愈合营造湿润环境，还能负载生物活性分子，在生物传感领域有潜在应用，像是检测心电图（ECG）和肌电图（EMG）。
然而，传统水凝胶并非十全十美。它的机械强度欠佳，在动态环境中，比如运动监测或受机械应力的伤口愈合场景下，难以长期稳定使用。而且，多数水凝胶的导电性能也差强人意，这大大限制了其检测生物电信号的效果。更麻烦的是，高含水量使得水凝胶在 0°C 以下易结冰，在干燥环境中又容易失水，这些变化会导致其机械性能下降，在持续健康监测时可靠性大打折扣。
为了突破传统水凝胶的这些困境，研究人员将目光投向了离子凝胶。离子凝胶结合了水凝胶的部分特性，同时具备更优的机械强度和离子导电性，还能抗冻、抗溶胀、抗干燥，在柔性可穿戴电子领域备受青睐。不过，离子凝胶的制备过程通常较为复杂，涉及多步化学反应，这既不利于大规模生产，也限制了其针对特定应用的定制化。
在此背景下，国内研究人员开展了一项意义重大的研究。他们致力于制备一种性能优异且制备简单的多功能凝胶材料，以满足可穿戴诊疗电子设备的需求。研究人员采用简单的一锅法，以 FeⅢ- 单宁酸（FeⅢ-TA）和 H2O2作为双自催化体系，引发亲水性离子液体单体和疏水性丙烯酰胺缩水甘油酯单体聚合，成功制备出金属酚醛双网络离子凝胶（MP-DN 离子凝胶） 。该研究成果发表在《Acta Biomaterialia》上，为生物监测材料的发展开辟了新方向。
研究人员在这项研究中用到的主要关键技术方法包括：通过简单的一锅法合成 MP-DN 离子凝胶，该方法以特定的双自催化体系引发单体聚合，简化了合成步骤；对制备的离子凝胶进行多种性能测试，如导电性、自愈合性、抗冻性、抗菌性等测试，以及在生物监测方面的应用测试，包括记录大鼠的 ECG、EMG 信号，监测手指弯曲运动，观察对伤口愈合的促进作用等。
制备及性能研究
通过简单的一锅法成功制备出 MP-DN 离子凝胶，该方法无需额外的外部刺激（如紫外线照射或超声），利用 FeⅢ-TA-H2O2自催化体系引发聚合，简化了合成流程。研究发现，不同单体质量比（[BVIM] Cl/GMA）会影响离子凝胶的形态，呈现出多层结构。这种离子凝胶展现出了卓越的综合性能：具备高导电性，能有效传导离子；拥有良好的自愈合能力，受损后可自行修复；抗冻性能出色，在 - 20°C 仍能保持不结冰状态；抗溶胀性能良好，能在不同环境下保持稳定；抗菌率超过 99.9%，抗菌效果显著；同时还具有良好的细胞和组织生物相容性，不会对生物系统产生不良影响 。
生物监测应用研究
在生物监测应用方面，MP-DN 离子凝胶表现出色。与市售水凝胶电极相比，它在记录大鼠心电图（ECG）和肌电图（EMG）信号时性能更优，能更精准地捕捉生物电信号。在监测手指弯曲运动时，该离子凝胶展现出高灵敏度，能够及时准确地感知运动变化。此外，MP-DN 离子凝胶还能促进感染伤口的愈合，在伤口治疗方面发挥积极作用。
研究成功制备了一系列通过改变 IL/GMA 质量比调控性能的 MP-DN 离子凝胶。金属酚的引入赋予离子凝胶广泛的粘附性，使其能附着在多种表面。MP-DN 离子凝胶拉伸性能超过 1000%，压缩性能也十分优异。这项研究意义非凡，它为可穿戴诊疗电子设备提供了一种多功能材料，这种材料集多种优良性能于一身，不仅解决了传统水凝胶和离子凝胶制备及性能上的不足，还在生物监测和伤口治疗方面展现出巨大潜力，有望推动下一代个性化医疗中生物监测材料的发展，实现诊疗一体化的新突破，为未来可穿戴设备在医疗健康领域的广泛应用奠定了坚实基础。
