《ACS Biomater. Sci. Eng.》东华大学张耀鹏、牛欠欠：电子皮肤用丝素蛋白复合水凝胶
电子皮肤因其在可穿戴生物电子领域的巨大应用潜力备受关注。但是，通过简单的方法构建具有复杂结构的多功能复合水凝胶仍旧具有挑战。近日张耀鹏团队基于一步法光交联策略制备了兼具可拉伸、导电和应变传感特性的3D打印多网络复合水凝胶。该水凝胶可作为电子皮肤实现多重信号响应，有望应用于皮肤组织工程、实时监测、软体机器人和人机接口等领域。2024年4月《ACS Biomaterials Science & Engineering》期刊报道了该重要进展（3D Printing Silk Fibroin/Polyacrylamide Triple-Network Composite Hydrogels with Stretchability, Conductivity, and Strain-Sensing Ability as Bionic Electronic Skins, ACS Biomater. Sci. Eng. 2024, 10, 5, 3489–3499）。论文第一作者为东华大学博士后牛欠欠，通讯作者为东华大学张耀鹏教授。
摘要图：丝素蛋白复合离子导体水凝胶示意图
本论文基于高性能多网络水凝胶设计机理，本论文采用了白光固化来制备丝素微纤（SMF）/再生丝素蛋白（RSF）/聚丙烯酰胺（PAM）水凝胶，在氯化三（2, 2’-联吡啶）钌（Ⅱ）六水合物/过硫酸铵体系中，可同时分别发生RSF交联、丙烯酰胺单体聚合以及SMF和RSF形成物理凝胶，从而仅通过“一步法”即可实现SMF/RSF/PAM复合水凝胶的制备。与传统水凝胶制备相比，该方法简便、快捷、条件温和。SMF的力学性能优异、长径比大、表面带有大量负电荷，通过在RSF/PAM双网络水凝胶中添加SMF，可实现增强水凝胶、与RSF结合形成物理凝胶提升力学性能并促进可打印性、吸附阳离子促进应变传感灵敏度。所构建的复合水凝胶兼具可拉伸性、导电性、应变传感性和可3D打印性。本工作为构建用于皮肤组织工程的可穿戴电子设备提供了一条新思路。
此工作得到了国家自然科学基金、上海市科学技术委员会、中央高校基础科研业务费、中国博士后科学基金和上海领军人才计划等项目的资助。部分工作完成于上海同步辐射光源BL15U线站。东华大学黄利博士、范苏娜副教授、姚响副教授为共同作者。
原文链接：https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.4c00201
