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西南交大魯雄/謝超鳴團隊等《Mater. Horiz.》: 利用多酚介導(dǎo)電活性MOF構(gòu)建粘附導(dǎo)電水凝膠用于生物電子和超級電容器
2023-04-05  來源：高分子科技

  柔性導(dǎo)電水凝膠在可穿戴生物電子和可植入生物醫(yī)用電子設(shè)備等方面有著很大的應(yīng)用潛力。然而，電活性和生物粘附性的缺乏是限制導(dǎo)電水凝膠在新一代生物電子中應(yīng)用的主要因素。


  針對這一問題，西南交通大學(xué)魯雄教授、謝超鳴研究員團隊和西華大學(xué)姜麗麗副教授基于仿貽貝粘附化學(xué)，將導(dǎo)電聚合物PEDOT組裝在聚多巴胺修飾的沸石咪唑酯基金屬有機框架（PZIF-71）表面，制備了一種新型具有氧化還原活性的核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒。這種納米顆粒由于含有豐富的兒茶酚基團能夠作為納米填料摻雜入聚丙酰胺（PAM）水凝膠中，用于制備多功能PEDOT@PZIF-71/PAM水凝膠。 


圖一，多功能PEDOT@PZIF-71/PAM水凝膠的制備及其應(yīng)用示意圖


  首先，納米顆粒的酚羥基與水凝膠基體形成多種非共價相互作用，能夠顯著提升水凝膠的機械性能，粘附性能和導(dǎo)電性能。其次，該PEDOT@PZIF-71/PAM水凝膠具有良好的生物相容性，可以作為生物電極準確檢測體內(nèi)外生理信號，而不引起炎癥反應(yīng)。除此之外，由于PEDOT和PZIF-71的固有贗電容行為，該水凝膠能夠組裝成一種具有粘附性的柔性超級電容器。該電容器能夠粘附在人體肌肉組織表面作為可充電的電刺激醫(yī)療裝置。該研究不僅提供了一種制備具有電活性納米填料的新策略，還為研發(fā)用于新一代生物電子和超級電容器的多功能水凝膠開辟了新的可能性。 


圖二、 PEDOT@PZIF-71/PAM水凝膠超級電容器的電化學(xué)性能以及作為電刺激設(shè)備，刺激肌肉產(chǎn)生穩(wěn)定的肌電信號展示。


  該研究成果以“Bioadhesive and electroactive hydrogels for flexible bioelectronics and supercapacitors enabled by a redox-active core–shell PEDOT@PZIF-71 system”為題在線發(fā)表于《Materials Horizons》（IF= 15.717）。論文第一作者為甘東林博士（現(xiàn)為南京師范大學(xué)青年教師）和碩士研究生黃自強，論文的通訊作者為西南交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院（生物醫(yī)學(xué)工程研究院）的魯雄教授、謝超鳴研究員以及西華大學(xué)姜麗麗副教授。該研究得到了國家自然科學(xué)基金，四川省重點研發(fā)計劃等項目支持。


  原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/mh/d2mh01234k

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