80电影天堂网,少妇高潮一区二区三区99,jαpαnesehd熟女熟妇伦,无码人妻精品一区二区蜜桃网站

搜索：  
天津大學(xué)李俊杰教授團(tuán)隊(duì)《Nat. Commun.》：時(shí)序性粘附心臟貼片用于機(jī)械生理監(jiān)測(cè)和電耦合治療
2023-10-08  來源：高分子科技

  心肌梗死是一種由缺血性動(dòng)脈閉塞誘發(fā)的惡性疾病，由于其發(fā)病急、并發(fā)癥復(fù)雜、致死率高，必須及早發(fā)現(xiàn)和治療。目前，急需能實(shí)時(shí)跟蹤心臟功能并提供針對(duì)性反饋治療的生物電子設(shè)備，以控制病情惡化并將致命并發(fā)癥降至最低。隨著組織工程學(xué)和生物電子學(xué)的發(fā)展，可實(shí)現(xiàn)適形組織整合、在線精確診斷和同步組織再生的柔性電子水凝膠有望成為治療心肌梗死的下一代平臺(tái)。



  近日，天津大學(xué)化工學(xué)院李俊杰教授團(tuán)隊(duì)報(bào)告了一種基于功能化聚苯胺的時(shí)序粘合水凝膠貼片（CAHP），能與潮濕的動(dòng)態(tài)心外膜表面實(shí)現(xiàn)時(shí)空選擇性和保形嵌入式整合。值得注意的是，CAHP具有高粘附韌性、快速自愈合能力和增強(qiáng)的電化學(xué)性能，有助于敏感地感知心臟機(jī)械生理學(xué)介導(dǎo)的微變形，并同時(shí)改善心肌纖維化誘導(dǎo)的電生理學(xué)。因此，靈活的CAHP平臺(tái)可在線監(jiān)測(cè)梗死心肌的舒張-收縮幅度和節(jié)律，同時(shí)通過電耦合療法有效抑制心室重塑、促進(jìn)血管再生和改善電生理功能（圖1）。因此，這種診斷與治療相結(jié)合的方法為心臟疾病提供了一種前景廣闊的可監(jiān)測(cè)治療方案。


圖1 時(shí)序性粘附貼片用于心肌梗死的診療一體化示意圖


圖2 功能化聚苯胺的結(jié)構(gòu)與性能


  研究團(tuán)隊(duì)通過側(cè)鏈修飾策略合成了功能化聚苯胺（f-PANi），在生理介質(zhì)中具有電活性和增強(qiáng)的親水性，大大提高了導(dǎo)電聚合物在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的潛力。與聚苯胺（PANi）和硼化聚苯胺（b-PANi）相比，f-PANi 在水體系中表現(xiàn)出更強(qiáng)的靜電斥力和更好的穩(wěn)定性 （圖1）。當(dāng)硼酸側(cè)鏈和羧基側(cè)鏈共價(jià)接枝到疏水性PANi主干上時(shí)，水接觸角降至30.6 ± 2.6°。親水性f-PANi可通過靜電穩(wěn)定作用防止聚集，克服了傳統(tǒng)PANi在水中難以分散的缺陷。另外，傳統(tǒng)PANi的導(dǎo)電狀態(tài)取決于酸性環(huán)境和小分子摻雜劑。硼酸鹽和羧基側(cè)鏈補(bǔ)償了共軛結(jié)構(gòu)上的電荷，使電子容易被激發(fā)，共軛體系中的遷移率增強(qiáng)，適用于電生理診斷和治療用途的生物電子材料。


圖3 時(shí)序性粘附水凝膠的非對(duì)稱粘附機(jī)理和性能


  f-PANi中的硼酸酯側(cè)鏈和羧基側(cè)鏈能自發(fā)地與聚乙烯醇（PVA）生成動(dòng)態(tài)共價(jià)硼酸酯鍵和非共價(jià)氫鍵，從而誘導(dǎo)CAHP的原位形成，而無需在生理環(huán)境中進(jìn)行額外的刺激。當(dāng)CAHP前體溶液涂抹在心肌表面時(shí)，兩親的f-PANi會(huì)迅速吸收并清除抗粘連心包液，并主動(dòng)穿透心外膜。CAHP中的化學(xué)和物理交聯(lián)協(xié)同作用同時(shí)增強(qiáng)了內(nèi)部凝聚力和界面交鎖，從而牢牢地錨定在心肌上；谥鲃(dòng)擴(kuò)散、界面交聯(lián)和機(jī)械互鎖的程序化粘附機(jī)制，使CAHP在初始凝膠狀態(tài)下就能逐步與接觸的心外膜形成強(qiáng)大的橋接網(wǎng)絡(luò)（圖3）。此外，在完全凝膠化后，CAHP還能抵御對(duì)側(cè)非目標(biāo)組織的附著。由于水凝膠與組織界面的連接穩(wěn)定、順應(yīng)性，且具有動(dòng)態(tài)、穩(wěn)健的機(jī)械-電學(xué)網(wǎng)絡(luò)，CAHP能將舒張-收縮介導(dǎo)的微變形轉(zhuǎn)化為敏感的電阻信號(hào)變化。


圖4 時(shí)序性粘附水凝膠力學(xué)性能和自愈合性能


  側(cè)鏈官能化賦予了導(dǎo)電聚合物協(xié)同可逆交聯(lián)的能力，使CAHP能夠在機(jī)械損傷后動(dòng)態(tài)地重新排列，恢復(fù)電傳導(dǎo)的原始滲流路徑（圖4）。分離的CAHP可在接觸后迅速自主連接，抑制裂紋擴(kuò)展。主要原因是動(dòng)態(tài)共價(jià)硼酸酯鍵可以在不依賴外部刺激的情況下重新結(jié)合，從而產(chǎn)生強(qiáng)大的自愈力，快速補(bǔ)償材料缺陷。此外，f-PANi和PVA之間可逆的氫鍵相互作用也有助于交聯(lián)再結(jié)合。與其他自愈合導(dǎo)電聚合物水凝膠相比，f-PANi能夠直接參與網(wǎng)絡(luò)重塑，實(shí)現(xiàn)更高的機(jī)械和電自愈合效率。綜合來看，與以往不兼容剪切稀化粘度和可支撐彈性的導(dǎo)電聚合物水凝膠相比，CAHP通過整合共價(jià)鍵和非共價(jià)鍵，明顯改善了自愈合網(wǎng)絡(luò)的機(jī)械性能，在可注射性、自愈合性、粘附性和機(jī)械模量方面具有全面優(yōu)勢(shì)，有助于制造微創(chuàng)、耐用和自愈合的柔性電子器件。


圖5 時(shí)序性粘附水凝膠貼片原位記錄心臟機(jī)械生理學(xué)


  基于CAHP的柔性傳感平臺(tái)可以原位連續(xù)記錄心臟機(jī)械生理學(xué)，監(jiān)測(cè)心肌梗死異常心臟的搏動(dòng)振幅和節(jié)律（圖5）。CAHP用于心臟運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)的優(yōu)勢(shì)來自三個(gè)方面：(1)保形粘附性，可精確順應(yīng)客體變形；(2)兼容的動(dòng)態(tài)和柔性機(jī)械特性，可響應(yīng)微妙的應(yīng)力變化；(3)良好的電化學(xué)特性，可實(shí)現(xiàn)高力電耦合能力和保真微電流傳輸。另外，CAHP可以提高心肌細(xì)胞的鈣瞬變速度，通過補(bǔ)償纖維組織中的電傳導(dǎo)來改善心肌纖維化引起的電生理功能障礙（圖6）。因此，基于導(dǎo)電聚合物的CAHP可同時(shí)進(jìn)行機(jī)械生理監(jiān)測(cè)和電耦合治療，為診斷和治療心肌缺血提供了一體化方法。這種以醫(yī)療為導(dǎo)向的CAHP可繼續(xù)服務(wù)于其他用于健康管理的可穿戴和植入式電子設(shè)備，促進(jìn)基于水凝膠的生物電子診斷和治療系統(tǒng)的臨床轉(zhuǎn)化。


圖6 時(shí)序性粘附水凝膠貼片心肌修復(fù)效果和機(jī)制


  該研究以題為“Chronological adhesive cardiac patch for synchronous mechanophysiological monitoring and electrocoupling therapy”的論文發(fā)表于國際知名期刊《Nature Communications》（DOI: 10.1038/s41467-023-42008-9）上。文章的第一作者為天津大學(xué)化工學(xué)院博士生于超杰，通訊作者為天津大學(xué)化工學(xué)院李俊杰教授、姚芳蓮教授、張宏副教授和華北理工大學(xué)孫紅教授。該工作得到了國家自然科學(xué)基金（U20A20261、52073205）和天津市研究生創(chuàng)新研究項(xiàng)目（2022BKY091）的支持。


  原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-42008-9

版權(quán)與免責(zé)聲明：中國聚合物網(wǎng)原創(chuàng)文章？锘蛎襟w如需轉(zhuǎn)載，請(qǐng)聯(lián)系郵箱：info@polymer.cn，并請(qǐng)注明出處。
（責(zé)任編輯：xu）
【大 中 小】【打印】【關(guān)閉】

誠邀關(guān)注高分子科技

更多>>最新資訊
更多>>科教新聞