生物相容性深共晶溶剂-聚乙烯醇共晶凝胶用于压电离子自供电生物电子皮肤传感器

《Nature Communications》：Biocompatible piezoionic eutectogel sensor for self-powered physiological monitoring

　　

摘要

压电离子学在自供电生物电子领域具有广阔前景，但现有的水凝胶和弹性体系统往往受限于生物相容性差、环境稳定性不足以及输出性能较低等问题。本文报道了一种具有生物相容性的深共晶溶剂-聚乙烯醇（DES-PVA）共晶凝胶，该材料展现出优异的压电离子响应及实用的可穿戴传感能力。通过将氯化胆碱-丙二醇深共晶溶剂引入PVA网络，我们构建了定向氢键结构，该结构选择性地约束胆碱阳离子，同时促进氯阴离子的快速传输，从而放大压电离子响应，实现了60 mV kPa^–1的灵敏度。体外实验验证了该共晶凝胶具有优异的生物相容性。此外，实际应用演示表明，该材料能够以与商用传感器相当的保真度，实现对脉波波形和心电图（ECG）等多种生理信号的精确连续监测。总体而言，本工作建立了一个用于先进离子电子学和生物电子学的自供电、生物兼容表皮平台。