抗菌可拉伸3D打印水凝胶在生理信号刺激识别中的应用研究

为解决传统水凝胶传感器易滋生细菌、力学性能不足等问题，研究人员开发了基于聚乙烯醇-海藻酸钠(PVA-SA)双网络结构的导电抗菌水凝胶。通过冻融法引入聚六亚甲基双胍(PHMB)，该材料对革兰氏阳性/阴性菌保持7天抗菌稳定性，同时具备325%断裂应变和226 kPa应力，可实现3D打印复杂结构。该传感器能实时监测人体运动及微弱肌电信号，为智能医疗设备研发提供新思路。

　　

这项突破性研究展示了一种兼具抗菌特性和优异力学性能的智能水凝胶。科研团队采用创新的冻融循环技术，构建了聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠(SA)的双网络结构基质，并巧妙引入广谱抗菌剂聚六亚甲基双胍(PHMB)。实验数据显示，该材料对革兰氏阳性菌和阴性菌均展现出长达7天的持续抗菌效果，同时实现了惊人的机械性能——断裂应变达325%，应力强度达226 kPa。

这种"全能型"水凝胶最令人振奋的特性在于其卓越的加工适应性，不仅能构建复杂三维结构，还可完美适配3D打印技术。在实际应用中，该材料构建的传感器展现出双重监测能力：既能精准捕捉手指弯曲、发声等宏观人体运动，又可灵敏检测微弱的肌电信号。其快速响应特性和抗疲劳表现，为开发新一代智能医疗监测设备奠定了重要理论基础。

特别值得注意的是，研究团队通过分子结构设计，成功解决了传统水凝胶"高灵敏度"与"易滋生细菌"之间的矛盾，大幅延长了器件使用寿命。这项技术突破为可穿戴医疗设备、远程健康监测等前沿领域提供了创新材料解决方案。