基于壳聚糖/海藻酸钠的导电水凝胶实现运动监测与光热协同抗疲劳治疗新策略

本文创新性地构建了壳聚糖（CS）/海藻酸钠（SA）双网络导电水凝胶，通过引入木质素-银纳米颗粒（Lig-Ag NPs）和黑色素纳米颗粒（Melanin NPs），实现了高精度运动状态与肌电（EMG）信号的实时监测，并赋予其光热治疗（PTT）功能，为运动疲劳的即时识别与主动干预提供了一体化解决方案。

　　

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Materials

木质素磺酸钠（Lignin，分析纯，96%）购自上海源叶生物科技有限公司。壳聚糖（CS，分子量1094 kDa，脱乙酰度≥95%，粘度（1%水溶液，20°C）为100 mPa·s）、海藻酸钠（SA，分析纯，分子量6032 kDa，G/M=1:1，粘度（1%溶液，Brookfield LV，20°C）为550 cP）、氨水（NH₃·H₂O）、硝酸银（AgNO₃，0.1 mol/L）、三水合乙酸钠（CH₃COONa·3H₂O）、乙二醇（EG）、甘氨酸（Gly）、氯化钠（NaCl）、氯化钾（KCl）、甘油（Glyc）及其他试剂均采购自阿拉丁试剂有限公司（中国上海）。黑色素纳米颗粒（Melanin NPs）则通过实验室自主提取并表征。

Synthesis and characterization of nanomaterials

木质素-银纳米颗粒（Lig-Ag NPs）通过木质素与AgNO₃之间的原位氧化还原反应合成。木质素分子中的甲氧基（–OCH₃）和酚羟基（–OH）将Ag⁺还原为金属银，形成银纳米颗粒。透射电镜图像显示，Lig-Ag NPs呈球形，平均直径约为110 nm。元素分布图谱进一步证实了碳、氧、氮和银在颗粒中的均匀分布（图2a）。如图2b所示，Lig-Ag NPs的紫外-可见吸收光谱在420 nm附近出现典型的银纳米颗粒表面等离子共振吸收峰，证实了纳米银的成功合成。

Conclusion

总之，我们成功制备了一种由壳聚糖（CS）和海藻酸钠（SA）构成的双网络水凝胶（CALM），并嵌入木质素-银纳米颗粒（Lig-Ag NPs）与黑色素纳米颗粒（Melanin NPs）。该复合水凝胶实现了高效的运动监测与光热治疗功能。水凝胶的天然组分赋予其优异的生物安全性，双网络结构则提供了卓越的力学性能。Lig-Ag NPs的加入增强了水凝胶的导电性与机械强度，而Melanin NPs不仅提升了组织粘附性，还带来了优异的光热响应性能。