可植入式生物電子設備通過與生物組織相互作用，能夠治療多種疾病。傳統(tǒng)的硬性電子設備因機械性不匹配常常導致組織受損或功能失效。為解決這一問題，研究人員正在開發(fā)柔軟、靈活的生物電子技術，其中水凝膠因其類似組織的性質(zhì)而備受關注。

中國研究人員的最新成果是開發(fā)了一種3D打印的導電水凝膠，這在該領域是一大突破。這些水凝膠將水凝膠的優(yōu)良特性與PEDOT等導電聚合物的電導性結(jié)合起來。開發(fā)過程包括配制適用于直接墨水打印（DIW）3D打印的墨水、創(chuàng)建基底、電極與封裝層。

3D 打印導電聚合物水凝膠用于生物電子學

圖表顯示了水凝膠的打印過程。（圖片來源：Southern University of Science and Technology）  

他們成功的關鍵是使用聚乙烯醇（PVA）、殼聚糖（CTS）和合成共聚物（PAA-NHS）保持了物理與化學交聯(lián)機制的平衡。PEDOT還負責調(diào)整流變性，確保墨水能在擠出過程中順暢流動，并在打印后準確固化，這為制造復雜的3D結(jié)構(gòu)提供了高精度和長期穩(wěn)定性。

這些水凝膠的一大特色是其能強力粘附于生物組織，由于采用了干式交聯(lián)機制，這在生物組織活動期間維持穩(wěn)定的接口至關重要。

研究團隊已在大鼠心臟上進行的電生理學研究中展現(xiàn)了這些水凝膠的應用潛力。這些生物電子設備能夠適應心臟的跳動，精確映射電生理信號，識別異常并通過電刺激恢復正常心律。

這項技術有望應用于多種植入式設備，比如神經(jīng)界面和胃部刺激器，進一步提高它們的性能和生物兼容性。然而，要實現(xiàn)這一目標，仍需克服長期生物兼容性、擴展性和監(jiān)管審批等方面的挑戰(zhàn)。