由于具有独特的电化学和机械性能,导电聚合物水凝胶已被广泛用作传统金属电极的涂层,可提供机械柔顺的界面并减轻异物反应。然而,这些水凝胶涂层的长期生存能力受到了长期电接口过程中重复体积膨胀/收缩引起的疲劳裂纹扩展和/或分层问题的阻碍。近期,南方科技大学刘吉提出了一种通用而可靠的方法,通过在水凝胶和金属基底之间的界面上设计纳米晶畴,可在传统金属生物电极上实现耐疲劳导电聚合物水凝胶涂层。
本文要点
(1)我们选择了聚乙烯醇(PVA)水凝胶作为模型材料体系,其可较容易地形成晶度可调的纳米构造。首先,作者通过浸涂现在固体基质上形成低晶度水凝胶,然后该涂层被空气干燥可显著增加晶度,同时,PVA和固体基质之间的亲和力也会增加。进一步的退火过程则可以在有序纳米晶畴和固体基质间形成氢键,进而进一步产生具有强大粘附力的界面。
(2)作者证明了这种坚固、生物相容、抗疲劳的导电水凝胶涂层在心脏起搏中的功效,展示了其有效降低起搏阈值电压和增强电刺激长期可靠性的能力。因此,该方法可作为下一代无缝生物电子接口的设计思路和制造策略。
Yu Xue, et al. Mechanically-compliant Bioelectronic Interfaces through Fatigue-resistant Conducting Polymer Hydrogel Coating. Advanced Materials. 2023
DOI:10.1002/adma.202304095
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202304095