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電子皮膚被廣泛用于對人類生理和代謝物標志物的監(jiān)測，但是現(xiàn)有的傳統(tǒng)電子皮膚要么是單功能的，要么是由傳統(tǒng)的彈性拉伸體 （例如PDMS）制成的，這些薄膜不具備自然皮膚的重要特征，比如高透氣性，防過敏，散熱，高度生物相容,和多功能傳感。鑒于此，寺崎研究所（TIBI）朱楊志教授和Ali Khademhosseini教授團隊在《Advanced Materials》期刊上在線發(fā)表了題為“A Breathable, Passive-cooling, Non-inflammatory, and Biodegradable Aerogel Electronics for Wearable Physical-Electrophysiological-Chemical Analysis”的研究文章。本文通過模仿皮膚,開發(fā)了一款柔性氣凝膠電子皮膚貼片,用于非侵入性和實時連續(xù)監(jiān)測多種生物標志物，包括體溫,皮膚水合程度,心電,汗液中乳酸和酒精,以及組織液的葡萄糖水平。

本文亮點：

1）設(shè)計柔性的GelMA氣凝膠作為新型的電子皮膚材料 

憑借GelMA優(yōu)異的生物相容性、可降解性、和與生物組織相似的機械性能, GelMA水凝膠已廣泛用于組織工程、生物打印、和可植入設(shè)備。 除了兼?zhèn)銰elMA水凝膠的特點， GelMA氣凝膠更為輕便，透氣，使得其更適合作為電子皮膚的材料，但由于其起自身的脆性，它并沒有被廣泛用于柔性電子領(lǐng)域。在本文中，他們探索了一種新的制造策略，調(diào)控氣凝膠的孔徑結(jié)構(gòu)，為GelMA氣凝膠賦予其足夠的柔韌性。同時柔性氣凝膠的三維毛細管多孔通道提供高效的熱濕傳遞路徑，確保其出色的透氣能力。

2）多通道的傳感器設(shè)計

本文展示了柔性傳感器陣列可以通過低成本的絲網(wǎng)印刷技術(shù)集成到柔性GelMA氣凝膠貼片上。在該平臺上，印刷的電生理傳感器可用于監(jiān)測心電圖信號，溫度和阻抗傳感器分別連續(xù)監(jiān)測皮膚溫度、皮膚水合狀況，集成的電化學(xué)傳感器來量化代謝生物標志物（乳酸、葡萄糖和酒精）濃度變化。貼片與皮膚直接接觸，同時通過反向離子電滲療法刺激汗液排泄和提取間質(zhì)液 (ISF)。

3）實時監(jiān)測人體日常生理變化

為了驗證E-skin貼片的有效性，他們進行了人體測試，志愿者佩戴貼片，正常攝入食物，酒精，E-skin貼片可實時判斷身體葡萄糖和酒精水平的變化，商業(yè)的血糖儀和酒精測試儀作為黃金標準來輔助驗證貼片測試結(jié)果的準確性。除此之外，這款E-skin貼片被驗證也可用于健身和訓(xùn)練的監(jiān)測。由于其出色的自粘能力和透氣性，可由于長期連續(xù)實時的身體監(jiān)測。

圖 1. 柔性氣凝膠電子皮膚貼片示意圖

圖 2. 柔性氣凝膠電子皮膚貼片的形貌，機械和電學(xué)性質(zhì)。

圖 3. 柔性氣凝膠電子皮膚貼片的生物相容性，防過敏以及生物降解性。

圖 4. 柔性氣凝膠電子皮膚貼片優(yōu)異的散熱性能。

 圖 5. 柔性氣凝膠電子皮膚貼片的人體測試。

 圖 6.柔性氣凝膠電子皮膚貼片用于實時連續(xù)人體監(jiān)測。