基于金-聚乙二醇二丙烯酸酯-液态环氧化天然橡胶基质的智能导电水凝胶开发及其在功能性神经调控中的应用

本刊推荐：本研究成功开发了基于液态环氧化天然橡胶（LENR）的导电水凝胶体系，通过引入聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）和金纳米粒子显著提升材料电导率（0.0037 S/cm）与机械性能。LH4水凝胶在功能性电刺激（FES）应用中表现出卓越的电荷转移能力（Rct = 48±18 Ω）和生理环境稳定性（37°C PBS中14天后保持87%拉伸强度），为可穿戴神经调控设备提供了创新材料解决方案。

　　

Highlight

LH4水凝胶（含PEGDA与金纳米粒子）展现出最优性能：电导率达0.0037 S/cm，低电阻率（230 Ω·cm），高电导值（0.0167 S）以及优异的拉伸强度——在37°C磷酸盐缓冲盐水（PBS）中浸泡14天后仍保持87%以上。电化学阻抗谱（EIS）显示该水凝胶具有最低电荷转移电阻（R_ct = 48±18 Ω），表明其具备高效的离子传输能力。在功能性肌肉刺激过程中，LH4水凝胶能提供与商用FES系统相当的稳定电流和频率响应。这些结果凸显了PEGDA与金纳米粒子的协同效应，使LH4水凝胶成为适用于可穿戴神经调控设备的耐用材料。

Results and discussion

将LENR整合到PEGDA与明胶的ENR基质中，可增强电导率和机械性能，从而提升其在FES生物电子学中的实际表现。该策略通过利用导电生物聚合物的协同效应，使复合材料在保持天然橡胶力学特性的同时，通过优化填料分布实现更高电导率。该过程涉及系统性的...

Conclusion

本研究成功开发并表征了用于FES应用的LENR基导电水凝胶。含有PEGDA与金纳米粒子的LH4水凝胶在多项指标中持续表现卓越，包括电导率（0.0037 S/cm）、低电阻率（230 Ω·cm）和高电导（0.0167 S）。这些增强效果源于PEGDA交联聚合物网络与金纳米粒子高效电荷传输路径的双重贡献...