研究背景

柔性电子产品在人体健康监测和医疗保健诊断中发挥着越来越重要的作用。其对人体组织的强附着力对于减少界面阻力和运动伪影是有利的，但过强的附着力会引起诸如皮肤刺激、发红和移除设备时产生疼痛等问题，阻碍了柔性电子产品的实际应用。

研究亮点

最近，受氢键的温度可逆性的启发，西北大学惠俊峰教授、范代娣教授和南京工业大学霍峰蔚教授报告了一种基于生物相容性聚乙烯醇(PVA)、植酸(PA)和明胶(Gel)的温度触发粘附性的皮肤友好型水凝胶。得益于氢键和离子键的可逆性，PVA/PA/Gel (PPG)水凝胶可以避免在剥离过程中对皮肤造成伤害。PPG水凝胶可以通过热敷触发稳定地附着在皮肤上，以检测具有低运动伪影的电生理信号，而冷敷可以很容易地将其去除而不会损伤皮肤。此外，PPG水凝胶的透明性、透气性、保水性和抗菌活性确保了其能够应用于人体健康监测。同时，通过可逆的离子键和氢键交联，生产过程中的废弃PPG水凝胶可以回收利用，减少资源浪费、生产成本和环境污染。因此，PPG水凝胶作为传感器用于人体健康监测具有良好的前景。相关成果以“A temperature responsive adhesive hydrogel for fabrication of flexible electronic sensors”为题发表在npj Flexible Electronics上。

图文解析

图1 PPG水凝胶的制备示意图

使用简单的两步策略来制备PPG水凝胶。低温是形成更强、更丰富的氢键的决定性因素，因为分子在低温下移动缓慢，有足够的时间形成氢键。所制备丰富氢键的PPG水凝胶透明且柔韧，可以有效地粘附在指关节上。在不同温度下观察到PPG水凝胶的响应粘度。制备的PPG水凝胶在55°C时其粘度显著增加，当回落至37°C时仍保持粘性，当温度进一步降至4 °C时，粘度消失，表明PPG水凝胶具有良好的温度响应粘度。

图2 PPG水凝胶的生物相容性

使用金黄色葡萄球菌和大肠杆菌作为代表性细菌评估PPG 水凝胶的抗菌性能，证实PPG水凝胶具有良好的抗菌性能。将PPG水凝胶应用于志愿者的皮肤，如图3e 所示，PPG水凝胶在热压后表现出良好的附着力，并且可以通过冷压轻松剥离。

图3 PPG水凝胶的电导率和传感器特性

当水凝胶和发光二极管(LED)连接成闭合电路时，LED灯的开/关状态可以直接反映水凝胶的导电性。如图3a所示，当电路供电电压约为5 V时，LED成功点亮，表明PPG水凝胶可作为导体使电流流过。将PPG水凝胶作为可穿戴传感器附着在手指关节上和喉咙处，可以用于人体生理信号监测。

图4便携式传感器监测心电图信号并通过蓝牙传输的示意图

构建了基于PPG水凝胶的便携式传感器，并通过蓝牙模块实时传输记录人体电生理信号。所制备的PPG水凝胶显示出与商业凝胶电极相同的精度和稳定性。此外，用于监测心跳时，在志愿者休息、行走和深呼吸时，传输的信号是稳定的。原文信息Wan Liu, Ruijie Xie, Jingyu Zhu, Jiansheng Wu, Junfeng Hui*, Xiaoyan Zheng, Fengwei Huo* & Daidi Fan*, A temperature responsive adhesive hydrogel for fabrication of flexible electronic sensors,npj Flexible Electronics.原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41528-022-00193-5

来源：微信公众号“微纳传感与柔性电子”，微纳传感与柔性电子为非营利性学术公众平台，聚焦分享微纳化学量、物理量和生物量传感器与柔性电子器件领域的最新研究成果。同时，公众号免费为各课题组提供相关领域最新研究成果的宣传业务。编者学识有限，如有错误，恳请批评指正！