加州理工开发出新型生物电子材料 解决拉伸和黏附难题

美国加州理工学院团队开发出两款新型生物电子材料，分别解决了可穿戴和植入式传感器用于内脏器官时，可拉伸性与湿组织黏附方面的关键难题，为开发下一代医疗监测和治疗设备奠定了基础。相关论文分别发表在《科学》和《自然材料》期刊上。

在可拉伸传感器方面，团队设计了一种名为SIRES的新型材料界面，可拉伸至原长度的300%而不损失电信号传输质量。传统传感器在贴合跳动的心脏或扩张的胃部等变形器官时，常因材料断裂或性能波动而失效。SIRES用液态金属替代传统导线作为导体，确保拉伸时电阻不变且能维持稳定信号。外层涂覆可嵌入检测酶的功能膜，实现了化学传感。其目前已在动物模型的膀胱、心脏、胃和肠道等器官上完成测试，并在人体汗液传感器实验中表现出色。

另一项挑战在于如何让植入式传感器长期附着在湿滑的组织表面。团队开发的ElHyX平台给出了解决方案。其核心是一种新型分子水凝胶黏合剂，在与湿组织接触时发生聚合反应，形成牢固的化学键合，可维持数月稳定附着。在此基础上，团队又集成了可拉伸的物理传感器、化学传感器和电刺激电极，构成一个闭环系统平台，能同时监测多项生理指标并根据需要实施治疗。动物实验中，该系统成功实现了心电图监测、血糖浓度实时跟踪，以及在血糖过高时通过神经刺激调节胰岛素释放的功能。

新材料的另一优势在于，其组件可通过3D打印快速制造，成本低廉，未来有望用于疼痛、压力、焦虑等多种健康问题的监测与个性化治疗。