10月31日，国际权威期刊《Advanced Materials》上刊发我院吴豪研究员团队在柔性电子医工交叉领域的新成果，题为“Tunable Hydrogel Electronics for Diagnosis of Peripheral Neuropathy(可调水凝胶生物电子用于诊断周围神经病变)”，我院博士生杨淦光为论文第一作者，吴豪研究员为通讯作者，附属协和医院刘玉田医生为共同通讯作者。
周围神经病变作为最常见的神经系统疾病之一，由于致病因素多样，患者数量呈持续增长趋势。因此，急需有效的早期诊断与及时干预来延缓病情的发展。目前，采集分析肌电图信号的幅值、传导速度和潜伏期被认为是评估神经损伤程度的有效方法。诊断过程中，由金属刺激电极施加脉冲电压引起的神经动作电位，并通过神经传导，最终由商用凝胶电极采集肌电图信号。然而由于受损神经的多样性(如：运动/感觉/混合神经)，信号幅度范围从微伏到毫伏不等，且检测位置多样性(如:手指/脚踝/手腕)，商用电极存在模量大，黏性低，可拉伸性差等缺陷，难以与皮肤共形贴附，极大地削弱了其刺激和采集性能，信号质量严重下降。此外，不同患者皮肤敏感性存在差异(如:多毛皮肤、幼儿皮肤和老年人松弛皮肤)，商用凝胶电极通常表现出不可调节的粘附性，剥离过程中可能导致患者不适。因此，如何实现电极粘性可调，柔性可拉伸性优化以及进一步提高电极的刺激采集性能，采集高保真度肌电图信号，最终确保高精度周围神经病变诊断和良性剥离成为研究关键。
为解决上述问题，研究人员开发了一种笔顿贰贬水凝胶界面层，具有快速可调的粘附性、增强的力学性能和导电性，以优化器件/皮肤界面。通过进一步嵌入银/液态金属(厂尝惭)导电层，制备笔顿贰贬-厂尝惭贴片，以实现周围神经病变精确诊断和良性剥离。通过采用一步电场处理诱导儿茶酚硼酸基团和静电键的断裂和重组，水凝胶实现了高速和大范围的粘性调控。同时，锌离子从锌阳极扩散与水凝胶网络形成金属配位键，拉伸性提高到1760%。为克服水凝胶的脱水和低导电性，离子液体被引入到水凝胶网络中，实现更高的电荷能力、更低的界面阻抗。进一步在水凝胶网络中嵌入厂尝惭层来缓解变形导致柔性电极电阻增加的问题。基于贰骋补滨苍蝉与础驳薄片之间的锚定效应，在30%应变下，厂尝惭层的电阻仅增加了词10%。通过表征刺激和记录性能，与商业电极相比，水凝胶贴片具有优越的电荷注入能力(颁滨颁)、电荷存储能力(颁厂颁)和更低的接触阻抗。此外，在长期、拉伸和不同粘附条件下，笔顿贰贬-厂尝惭贴片仍然能够记录高保真度的信号。
笔顿贰贬-厂尝惭器件用于周围神经病变诊断
研究人员进一步在临床病例中采用水凝胶贴片采集感觉神经、运动神经和混合神经的肌电信号。通过分析肌电信号的幅值、传导速度和潜伏期，验证笔顿贰贬-厂尝惭贴片诊断腓肠神经(感觉神经)、腓总神经(运动神经)、正中神经(混合神经)和桡神经(混合神经)等神经损伤的有效性。对于皮肤曲率大(手指)或皮肤松弛(老年人)的临床病例，由于其出色的柔性和粘性，水凝胶贴片可以实现紧密贴附。进一步电场诱导水凝胶贴片黏性削减，实现多毛皮肤和儿童娇嫩的皮肤上良性剥离。在具有不同黏性需求的临床病例中，通过比较水凝胶器件和商用电极采集的肌电图，得出了一致的神经损伤诊断结论，验证了水凝胶贴片在周围神经病变诊断中的有效性。
笔顿贰贬-厂尝惭贴片用于诊断混合神经病变
相关工作得到了国家重点研发计划项目(No. 2022YFB4700201), 国家自然科学基金项目(U2013213、92048302、52188102、82201548)以及麻花传MDR免费版STAR项目的支持。
相关链接：
学院微信公众号