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TIBI朱杨志/Ali Khademhosseini教授团队Adv. Mater.: 柔性气凝胶电子皮肤贴片用于实时连续人体监测

时间：2023-01-03 来源： 浏览：

TIBI朱杨志/Ali Khademhosseini教授团队Adv. Mater.: 柔性气凝胶电子皮肤贴片用于实时连续人体监测

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#气凝胶 11 个
#生物降解 2 个
#柔性气凝胶电子皮肤贴片 2 个
#生物标记物 2 个
#电子皮肤 4 个

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电子皮肤被广泛用于对人类生理和代谢物标志物的监测，但是现有的传统电子皮肤要么是单功能的，要么是由传统的弹性拉伸体（例如 PDMS ）制成的，这些薄膜不具备自然皮肤的重要特征，比如高透气性，防过敏，散热，高度生物相容 , 和多功能传感。

鉴于此， 寺崎研究所（TIBI）朱杨志教授和 Ali Khademhosseini 教授团队在 《 Advanced Materials 》 期刊上在线发表了题为 “A Breathable, Passive-cooling, Non-inflammatory, and Biodegradable Aerogel Electronics for Wearable Physical-Electrophysiological-Chemical Analysis” 的研究文章。本文 通过模仿皮肤 , 开发了一款柔性气凝胶电子皮肤贴片 , 用于非侵入性和实时连续监测多种生物标志物，包括体温 , 皮肤水合程度 , 心电 , 汗液中乳酸和酒精 , 以及组织液的葡萄糖水平。

本文亮点：
1） 设计柔性的GelMA气凝胶作为新型的电子皮肤材料
凭借 GelMA 优异的生物相容性、可降解性、和与生物组织相似的机械性能 , GelMA 水凝胶已广泛用于组织工程、生物打印、和可植入设备。 除了兼备 GelMA 水凝胶的特点， GelMA 气凝胶更为轻便，透气，使得其更适合作为电子皮肤的材料，但由于其起自身的脆性，它并没有被广泛用于柔性电子领域。在本文中，我们探索了一种新的制造策略，调控气凝胶的孔径结构，为 GelMA 气凝胶赋予其足够的柔韧性。同时柔性气凝胶的三维毛细管多孔通道提供高效的热湿传递路径，确保其出色的透气能力。
2） 多通道的传感器设计
本文展示了柔性传感器阵列可以通过低成本的丝网印刷技术集成到柔性 GelMA 气凝胶贴片上。在该平台上，印刷的电生理传感器可用于监测心电图信号，温度和阻抗传感器分别连续监测皮肤温度、皮肤水合状况，集成的电化学传感器来量化代谢生物标志物（乳酸、葡萄糖和酒精）浓度变化。贴片与皮肤直接接触，同时通过反向离子电渗疗法刺激汗液排泄和提取间质液 (ISF) 。
3） 实时监测人体日常生理变化
为了验证 E-skin 贴片的有效性，我们进行了人体测试，志愿者佩戴贴片，正常摄入食物，酒精， E-skin 贴片可实时判断身体葡萄糖和酒精水平的变化，商业的血糖仪和酒精测试仪作为黄金标准来辅助验证贴片测试结果的准确性。除此之外，这款 E-skin 贴片被验证也可用于健身和训练的监测。由于其出色的自粘能力和透气性，可由于长期连续实时的身体监测。
图 1. 柔性气凝胶电子皮肤贴片示意图
图 2. 柔性气凝胶电子皮肤贴片的形貌，机械和电学性质。
图 3. 柔性气凝胶电子皮肤贴片的生物相容性，防过敏以及生物降解性。
图 4. 柔性气凝胶电子皮肤贴片优异的散热性能。
图 5. 柔性气凝胶电子皮肤贴片的人体测试。
图 6.柔性气凝胶电子皮肤贴片用于实时连续人体监测。

作者简介

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朱杨志 是寺崎生物医学创新研究所助理教授，2019年在加州大学河滨分校获得化学工程专业博士学位。在加入寺崎研究所前曾于加州大学圣地亚哥分校作为博士后主持领导柔性电子相关研发课题。目前其团队工作重点是开发个性化医疗的柔性电子产品，包括智能隐形眼镜，可穿戴和可植入传感器的设计与制备。另外, 团队长期接受访问学者，博后申请，欢迎咨询yzhu@terasaki.org。
Ali Khademhosseini  目前担任寺崎生物医学创新研究所的首席执行官/杰出教授。在此之前，他是加州大学洛杉矶分校生物工程系，化学工程系，以及放射系的教授，并兼任微创诊疗中心主任。他曾是哈佛大学医学院以及麻省理工终身教授，在哈佛，他领导创建了哈佛大学生物材料创新研究中心。他被公认为再生医学应用，生物材料以及生物打印领域的领导者。

原文链接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202209300

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