港大机械工程团队研发可作生物医学应用新型导电水凝胶

 作为可穿戴电子的导电水凝胶器件。

(原新闻稿已于5月3日发布)

培养于导电水凝胶表面的心肌细胞。

水凝胶是一种富含水分的高分子材料，与天然生物组织相似，其材料柔软、多孔且具备良好的生物兼容性，可为先进生物医学设备和天然生物组织之间提供良好的物理界面。人工合成的水凝胶材料在人体组织修复、药物递送、医学植入体等中有广泛的应用前景。其中含导电成分的功能水凝胶材料可用作构建生物电子器件，作为与心脏或神经组织的界面，用作神经假体（替代人体神经通路受损部分的人工植入装置）、协助心脏电讯号传递的心脏补片、电子皮肤等。

 导电水凝胶示意图及实物图片。

由香港大学（港大）机械工程系助理教授徐立之博士领导的研究团队，研发出一种新型导电水凝胶材料，其具备优异的力学性能且易于加工制造，为开发先进生物电子器件提供了新的可能。

 （右起）徐立之博士、参与研究的博士研究生何慧敏先生、李昊先生

研究结果已在《自然-通讯》刊登，文章题为“Hybrid assembly of polymeric nanofiber network for robust and electronically conductive hydrogels”。

「现有的水凝胶材料通常表现为较低的力学强度和可加工性，因此限制了实际应用。我们使用了一种独特的微观支架用来辅助导电水凝胶的合成。材料中的复合结构提供了其他水凝胶难以实现的优异性能组合，这对于生物电子器件应用十分关键。」徐博士说。

新水凝胶材料利用了三维纳米纤维网络作为模板辅助导电高分子材料（如聚吡咯）的组装合成。高连接度的纳米纤维网络同时提供了良好的结构强韧性和高效的导电网络。

「新物料要用作生物医疗应用，其强韧性能非常重要，必须能承受人体部位重复运动所产生的机械负荷。」徐博士解释说。

新水凝胶材料含有80%重量的水分，同时具有高至~80S/cm的电导率和~9.4MPa的机械强度。

「我们研发的导电水凝胶易于加工制造，可图案化生成电极数组、器件互联和生物传感器，实现作为可穿戴健康监测设备或可用于心肌组织工程平台的功能系统。它为先进生物医学器件的研发创造了新的可能，比如神经假体、心脏补片、电子皮肤等等。」徐博士说。

今次是徐博士团队继早前已公布的新型仿肌腱水凝胶材料，水凝胶研发的另一项突破。团队研发的仿肌腱水凝胶材料，成分具备天然肌腱的结构特征，其力学性能媲美天然肌腱，具条件作多功能先进生物医学应用。（港大新闻稿： https://www.hku.hk/press/c_news_detail_26045.html）

刊登在《自然-通讯》刊登，文章题为“Hybrid assembly of polymeric nanofiber network for robust and electronically conductive hydrogels” 文章连结：

https://www.nature.com/articles/s41467-023-36438-8