可植入式生物電子設(shè)備通過(guò)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(shè)備因機(jī)械性不匹配常常導(dǎo)致組織受損或功能失效。為解決這一問(wèn)題，研究人員正在開(kāi)發(fā)柔軟、靈活的生物電子技術(shù)，其中水凝膠因其類似組織的性質(zhì)而備受關(guān)注。

中國(guó)研究人員的最新成果是開(kāi)發(fā)了一種3D打印的導(dǎo)電水凝膠，這在該領(lǐng)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(dǎo)電聚合物的電導(dǎo)性結(jié)合起來(lái)。開(kāi)發(fā)過(guò)程包括配制適用于直接墨水打?。―IW）3D打印的墨水、創(chuàng)建基底、電極與封裝層。

3D 打印導(dǎo)電聚合物水凝膠用于生物電子學(xué)

圖表顯示了水凝膠的打印過(guò)程。（圖片來(lái)源：Southern University of Science and Technology）  

他們成功的關(guān)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(xué)交聯(lián)機(jī)制的平衡。PEDOT還負(fù)責(zé)調(diào)整流變性，確保墨水能在擠出過(guò)程中順暢流動(dòng)，并在打印后準(zhǔn)確固化，這為制造復(fù)雜的3D結(jié)構(gòu)提供了高精度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

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

研究團(tuán)隊(duì)已在大鼠心臟上進(jìn)行的電生理學(xué)研究中展現(xiàn)了這些水凝膠的應(yīng)用潛力。這些生物電子設(shè)備能夠適應(yīng)心臟的跳動(dòng)，精確映射電生理信號(hào)，識(shí)別異常并通過(guò)電刺激恢復(fù)正常心律。

這項(xiàng)技術(shù)有望應(yīng)用于多種植入式設(shè)備，比如神經(jīng)界面和胃部刺激器，進(jìn)一步提高它們的性能和生物兼容性。然而，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，仍需克服長(zhǎng)期生物兼容性、擴(kuò)展性和監(jiān)管審批等方面的挑戰(zhàn)。