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  盡管近年來對于生物電子的研究已經很深入，并且也取得了重大進展，但是能夠在不使用外部輔助工具的情況下粘附于人體組織并實現更好的信號檢測的自粘附生物電子仍然是一個挑戰。迄今為止，僅有少數對自粘附生物電子的報道，并且很大程度上都限于在皮膚上對信號收集，而尚未報道其他應用，例如觸覺傳感器和植入的神經接口電極。由于復雜的應用環境和一些列嚴格的要求，包括生物相容性，生物穩定性，和在體液環境中的濕粘附能力，因此，將自粘附性引入當前可用的生物電子材料中仍然是一項艱巨的任務。仿貽貝策略為自粘附生物電極提供了新的思路，從皮膚粘附貼片到可植入集成生物電子。

  西南交通大學魯雄教授團隊長期從事仿貽貝粘附水凝膠的設計與制備，并取得了一系列的研究成果，創新性的提出基于仿貽貝策略調控酚醌氧化還原動態平衡機理，研發具有長期反復粘附性的水凝膠（ACS Nano 2017, 11, 2561；Nat.  Comm., 2019, 10,1487；Adv. Funct. Mater. 2019, 1907678）。借鑒材料基因工程的思想方法，基于量子力學計算指導，精心設計反應體系，采用高通量制備與表征技術進行進行多因素多水平篩選，研發了一系列多功能生物醫用新型水凝膠。

  鑒于在自粘附水凝膠領域的創新工作，近日，西南交通大學魯雄教授團隊受邀在Adv. Funct. Mater.期刊撰寫特邀綜述 “Mussel-inspired hydrogels for self-adhesive bioelectronics”（DOI:10.1002/adfm.201909954）。該論文系統性總結了近年來基于貽貝啟發的自粘附水凝膠生物電子的最新進展，重點闡述了基于該團隊提出的通過空間限域和電子轉移調控酚醌氧化還原機理賦予水凝膠生物電子自粘附性和其他功能，如超強力學性能、自修復性、透明性、抗菌性，及耐高溫、抗凍、水下粘附等。最后，論文重點介紹了用于自粘附生物電子的多功能水凝膠的發展所面臨的一些挑戰和未來的方向。西南交通大學謝超鳴副教授為本論文的第一作者，西南交通大學魯雄教授和美國西北大學丁永會研究助理教授為共同通訊作者。

圖1. 仿貽貝策略提供了可穿戴/植入生物電子從外部輔助固定轉變便捷可靠自粘附的新途徑。

圖2. 貽貝粘附機理以及長期可重復自粘附水凝膠設計策略

  論文從五個方面對基于自粘附水凝膠生物電子的性能進行了詳細討論：

  （1）仿貽貝化學用于研發具有超強力學強度的自粘附水凝膠生物電子，突破了傳統強韌水凝膠缺乏表面粘附性和細胞親和性，不能用于組織修復再生的難題；

圖3. 具有超強力學性能的自粘附水凝膠生物電子

  （2）仿貽貝化學用于研發具有自修復能力的仿貽貝自粘附水凝膠生物電子，實現了自粘附水凝膠生物電子的損壞結構性能的自修復，保證了其長期穩定的使用；

圖4.具有自有修復能力的自粘附水凝膠生物電子

  （3）仿貽貝化學用于研發具有透明性的仿貽貝自粘附水凝膠生物電子，解決了納米填充導電水凝膠不透明和離子導電水凝膠生物相容性差，不能用于可視化生物電子應用的難題；

圖5.具有透明性的自粘附水凝膠生物電子

  （4）仿貽貝化學用于研發具有抗菌性的仿貽貝自粘附水凝膠生物電子，降低了可植入自粘附水凝膠生物電子細菌感染的風險；

圖6. 具有抗菌性的自粘附水凝膠生物電子

  （5）仿貽貝化學用于研發用于極端環境的仿貽貝自粘附水凝膠生物電子，擴展了其應用環境，如高溫、極寒和水下環境，以及人體表面汗液潤濕環境及人體植入體液侵蝕環境。

圖7. 用于極端環境的自粘附水凝膠生物電子

圖8. 用于濕潤環境下的自粘附水凝膠

  文章最后重點介紹了用于自粘附生物電子的多功能水凝膠的發展所面臨的一些挑戰和未來的方向：

• 1）研發整合多功能的自粘附水凝膠生物電子；

• 2）結合體內復雜環境，研發穩定的可植入的自粘附水凝膠生物電子；

• 3）研發用于各種極端環境的自粘附水凝膠人體表面生物電子；

• 4）擴展貽貝粘附機理在自粘附生物電子設計上的應用。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201909954