华盛顿大学麦凯尔维工程学院的研究团队开发出一种可用于监测体内活动的生物电子水凝胶，未来有望替代现有的可穿戴或植入式设备，具备更高的柔韧性。这项突破性研究成果由生物医学工程助理教授Alexandra Rutz及其博士生Anna Goestenkors共同完成，并已在纳米科学期刊《Small》上发表。

该团队研发的新型颗粒状水凝胶由导电聚合物PEDOT:PSS制成的球形微粒组成。当紧密堆积时，材料呈现出类似湿沙或糊状物的特性：既能以带有微孔的固态形式存在，也可通过3D打印塑造成不同形状并在保持结构的同时实现再分布。

研究人员特别强调了这种材料的可注射性和可成型性。Goestenkors解释说："由于颗粒之间的连接不是永久性的，它们可以相互移动，当施加一定力时材料会像液体一样流动，从而能够注射或挤出。但一旦撤去外力，它们会恢复连接，再次变成类似糊状的固体。"



在制造工艺方面，研究人员采用水油乳液法制备这些材料，该方法类似于制作油醋沙拉酱的过程：加热油后加入聚合物，搅拌使聚合物在油中形成微小液滴，并通过升温使聚合物交联形成稳定的水凝胶。

值得注意的是，单个微粒可通过3D打印喷嘴挤出形成细丝。Goestenkors在实验中成功将微粒小团置于蝗虫触角尖端，通过材料测量了与蝗虫感知气味相对应的局部场电位，展示了该材料在生物监测方面的应用潜力。

Rutz教授展望道："随着进一步的发展，我们设想这些导电颗粒水凝胶可作为3D打印定制电极，适应不同拓扑表面，或完全封装生物组件、组织工程支架及可注射疗法。"



研究团队已就导电聚合物微粒和导电颗粒水凝胶的制造与应用申请美国专利，并正与华盛顿大学技术管理办公室合作，推进知识产权保护及商业化进程。这项技术为医疗监测设备的柔性和生物相容性提供了创新解决方案，有望推动生物电子设备的微创化和个性化发展。