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  電子皮膚被廣泛用于對人類生理和代謝物標志物的監(jiān)測，但是現(xiàn)有的傳統(tǒng)電子皮膚要么是單功能的，要么是由傳統(tǒng)的彈性拉伸體 （例如PDMS）制成的，這些薄膜不具備自然皮膚的重要特征，比如高透氣性，防過敏，散熱，高度生物相容,和多功能傳感。鑒于此，寺崎研究所（TIBI）朱楊志教授和Ali Khademhosseini教授團隊在《Advanced Materials》期刊上在線發(fā)表了題為“A Breathable, Passive-cooling, Non-inflammatory, and Biodegradable Aerogel Electronics for Wearable Physical-Electrophysiological-Chemical Analysis”的研究文章。本文通過模仿皮膚,開發(fā)了一款柔性氣凝膠電子皮膚貼片,用于非侵入性和實時連續(xù)監(jiān)測多種生物標志物，包括體溫,皮膚水合程度,心電,汗液中乳酸和酒精,以及組織液的葡萄糖水平。

本文亮點：

  1）設計柔性的GelMA氣凝膠作為新型的電子皮膚材料 

  憑借GelMA優(yōu)異的生物相容性、可降解性、和與生物組織相似的機械性能, GelMA水凝膠已廣泛用于組織工程、生物打印、和可植入設備。 除了兼?zhèn)?/span>GelMA水凝膠的特點， GelMA氣凝膠更為輕便，透氣，使得其更適合作為電子皮膚的材料，但由于其起自身的脆性，它并沒有被廣泛用于柔性電子領域。在本文中，他們探索了一種新的制造策略，調(diào)控氣凝膠的孔徑結構，為GelMA氣凝膠賦予其足夠的柔韌性。同時柔性氣凝膠的三維毛細管多孔通道提供高效的熱濕傳遞路徑，確保其出色的透氣能力。

  2）多通道的傳感器設計

  本文展示了柔性傳感器陣列可以通過低成本的絲網(wǎng)印刷技術集成到柔性GelMA氣凝膠貼片上。在該平臺上，印刷的電生理傳感器可用于監(jiān)測心電圖信號，溫度和阻抗傳感器分別連續(xù)監(jiān)測皮膚溫度、皮膚水合狀況，集成的電化學傳感器來量化代謝生物標志物（乳酸、葡萄糖和酒精）濃度變化。貼片與皮膚直接接觸，同時通過反向離子電滲療法刺激汗液排泄和提取間質液 (ISF)。

  3）實時監(jiān)測人體日常生理變化

  為了驗證E-skin貼片的有效性，他們進行了人體測試，志愿者佩戴貼片，正常攝入食物，酒精，E-skin貼片可實時判斷身體葡萄糖和酒精水平的變化，商業(yè)的血糖儀和酒精測試儀作為黃金標準來輔助驗證貼片測試結果的準確性。除此之外，這款E-skin貼片被驗證也可用于健身和訓練的監(jiān)測。由于其出色的自粘能力和透氣性，可由于長期連續(xù)實時的身體監(jiān)測。

圖 1. 柔性氣凝膠電子皮膚貼片示意圖

圖 2. 柔性氣凝膠電子皮膚貼片的形貌，機械和電學性質。

圖 3. 柔性氣凝膠電子皮膚貼片的生物相容性，防過敏以及生物降解性。

圖 4. 柔性氣凝膠電子皮膚貼片優(yōu)異的散熱性能。

 圖 5. 柔性氣凝膠電子皮膚貼片的人體測試。

 圖 6.柔性氣凝膠電子皮膚貼片用于實時連續(xù)人體監(jiān)測。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202209300

作者介紹：

  朱楊志是寺崎生物醫(yī)學創(chuàng)新研究所助理教授，2019年在加州大學河濱分校獲得化學工程專業(yè)博士學位。在加入寺崎研究所前曾于加州大學圣地亞哥分校作為博士后主持領導柔性電子相關研發(fā)課題。目前其團隊工作重點是開發(fā)個性化醫(yī)療的柔性電子產(chǎn)品，包括智能隱形眼鏡，可穿戴和可植入傳感器的設計與制備。另外, 團隊長期接受訪問學者，博后申請，歡迎咨詢yzhu@terasaki.org。

  Ali Khademhosseini 目前擔任寺崎生物醫(yī)學創(chuàng)新研究所的首席執(zhí)行官/杰出教授。在此之前，他是加州大學洛杉磯分校生物工程系，化學工程系，以及放射系的教授，并兼任微創(chuàng)診療中心主任。他曾是哈佛大學醫(yī)學院以及麻省理工終身教授，在哈佛，他領導創(chuàng)建了哈佛大學生物材料創(chuàng)新研究中心。他被公認為再生醫(yī)學應用，生物材料以及生物打印領域的領導者。