NUS李正国/纳米能源所李舟AFM：手术中用于体内血压监测的组织黏合压电软传感器

针对上述问题， 新国立 李正国教授 联合中科院纳米能源所 李舟研究员 团队 开发了 一种植入式组织粘合压电软传感器(TPSS) 。该传感器由两部分组成：具有组织粘附性的水凝胶和具有力-电转化功能的压电传感器。其中压电传感器将生物力学运动转换为电信号，而黏附水凝胶(AH)通过将传感器无缝地黏附在生物组织的湿润且不规则的生理表面来加强这种转换。与商用传感器相比，TPSS不会给生物体带来损伤。当TPSS完成作业后可以轻松的从血管上撕下来。此外，该传感器具有优异的机械柔韧性和耐久性，可适应手术过程中的各种动态环境。相关研究成果发表于 Advanced Functional Materials 。

图文速递

图1. TPSS概述。(a) AH的设计过程、组成和结构。AH对生物组织和工程材料具有强粘附力，如皮肤(b)和金属(c)。粘附于皮肤。比例尺:1厘米。(d-e) TPSS 结构示意图。从左到右分别为：AH，PI，Ag电极，PVDF，Ag电极和PI。其中AH层用于将TPSS锚定在植入部位。(f-i) TPSS的光学图像。比例尺:1厘米。

图2. AH 的机械粘附性能。AH 的粘合能力通过三种方法进行评估：(a) 标准 180°剥离试验用来评估界面韧性。（b）标准剪切测试用来评估剪切强度。(c) 标准拉伸测试用来评估拉伸强度。比例尺: 1 厘米。(d) AH的附着原理。(e) AH的界面韧性、剪切强度和拉伸强度随MAPs含量的不同而变化。(f) AH与各种工程材料之间的界面韧性、剪切强度和拉伸强度。(g) AH与生物组织之间的界面韧性、剪切强度和拉伸强度。

图3. AH的机械性能和生物相容性。(a) AH的杨氏模量在25-80 kPa范围内，介于工程材料和生物组织之间。(b) AH的拉伸应变-应力曲线和杨氏模量曲线。(c) 最大拉伸变形固定在50%、100%、150%、200%、300%和400%时AH的加卸载拉伸应变-应力曲线。(d) 最大拉伸变形固定在400%时AH的10次加载-卸载拉伸应变-应力曲线。(e)在 0 至 60 °C 温度范围内AH的储能模量 (G’) 和损耗模量 (G’’)。(f-g) AH的生物相容性。

图4. TPSS 的体外电学输出性能。(a) TPSS的SEM和爆炸图显示其多层结构，层与层之间紧密接触。(b) TPSS 的工作原理。(c) TPSS 在不同弯曲应变下的开路电压Voc，短路电流Isc和短路电荷量Csc。(e) TPSS 的 Voc、Isc 和 Csc 随弯曲应变的不同而变化。(f) TPSS在不同频率下的Voc，弯曲应变固定在26.2%。(g) TPSS在阻抗匹配测试中的Voc和功率密度。(h) TPSS在26.2%弯曲应变下6000次弯曲恢复试验的性能稳定性。

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