AFM:基於仿貽貝二維PEDOT納米片的自黏附水凝膠生物柔性電子

導電納米片和水凝膠的複合材料被認為是可用於下一代柔性生物電子中的有希望的候選材料。其中導電高分子聚（3，4-亞乙二氧基噻吩）（PEDOT）因為其高導電性和優異的化學穩定性，被認為是一種理想的柔性電子導電材料。然而，由於PEDOT的疏水性和剛性的化學結構，PEDOT納米片的製備以及其在水凝膠基體中均勻分散是具有挑戰性的難題。此外、水凝膠於組織之間的界面粘附對水凝膠在生物電子中的應用，特別是電子皮膚和可植入生物電極，是至關重要的。因此，研究者期望能夠研發一種可以與周圍組織緊密結合的可用於生物電子的柔性粘附水凝膠。

西南交通大學材料先進技術教育部重點實驗的魯雄教授採用仿貽貝的方法製備了本研究提出了一種綠色高效低成本的策略，利用功能化的石墨烯為模板製備具有三明治結構的PSGO-PEDOT納米片。該策略將天然貽貝的粘合機理以及電子限域效應相結合，製備了一種具有氧化還原活性的納米片，並且該納米片能夠保留豐富的兒茶酚官能團。PDA功能化的磺化氧化石墨烯可以誘導PEDOT在表面組裝形成二維納米片，並且磺酸基能夠對PEDOT進行摻雜，因此，PSGO-PEDOT納米片還具有較高的導電性。2D PSGO-PEDOT納米片具有出色的水分散性，可在親水性水凝膠網絡中均勻分散。這種由天然啟發的製備導電、氧化還原活性的納米片方法為製備新型二維納米材料提供了新方法。

相關結果以「Graphene Oxide-Templated Conductive and Redox-Active Nanosheets Incorporated Hydrogels for Adhesive Bioelectronics」發表在Advanced Functional Materials（DOI：10.1002/adfm.201907678）上。

本研究中， PSGO-PEDOT納米片由於具有良好的水分散性，能夠和好的分散在水凝膠網絡中，賦予水凝膠良好的導電性、超強機械性能、粘附性和生物相容性。PSGO-PEDOT納米片顯著改善了水凝膠的機械性能，這歸因於納米片本身的機械強度和納米片與聚合物鏈網絡之間非共價相互作用的協同效應。納米片具有兒茶酚/醌基團的動態氧化還原平衡，這有助於水凝膠實現可重複和長期粘附性。親水性導電性納米片很好地分散在水凝膠中，在水凝膠網絡中形成連接良好的電子通路，並賦予其良好的導電性。PSGO-PEDOT-PAM水凝膠具有優異的導電性和粘附性，已成功用作粘性電子皮膚，用於檢測ECG，EEG和EMG信號。PSGO-PEDOT-PAM水凝膠顯示出良好的生物相容性，可用作體內生物信號檢測的可植入生物電極。簡而言之，PSGO-PEDOT-PAM水凝膠作為高靈敏度生物傳感器具有巨大潛力，可用於人工智慧，人機互動，可穿戴式個人醫療設備和植入式生物電子等領域。