對於新一代生物電子及可穿戴醫療裝置的發展,開發能夠在人體上可靠運作的柔性材料是至關重要,這類材料需要能夠舒適地貼合皮膚,同時具備足夠的耐用性以應付日常使用。然而,目前許多柔性材料容易受損,實際應用因而受限。

香港大學(港大)工程學院機械工程系徐立之教授領導的研究團隊,研發出一種新型離子凝膠,該材料柔軟且強韌,具備足夠的機械強度以承受較大的外力,適用於穿戴式及生物醫療裝置,為解決現存的挑戰提供了新方向。
該離子凝膠可承受超過自身重量5,000倍的負載,其強度可媲美部分塑膠材料,同時仍適合與人體進行貼合接觸,其優異性能是透過微觀相界面工程實現。
徐立之教授表示:「關鍵在於加強材料內不同組分之間的相互作用,這種界面工程能顯著提升材料的機械性能,對實際生物醫療應用具有重要意義。」

除了機械強度外,該材料亦適用於可穿戴感測應用。研究團隊發現這材料可準確記錄心電(ECG)及肌電(EMG)等生理訊號,其性能與商用裝置相當。

論文第一作者張賀博士表示:「離子凝膠非常適合用於可穿戴及生物醫療裝置,因為這材料能在實際應用環境中保持穩定性能。」他補充:「該材料同時具備抗乾燥、透氣、抗菌及離子導電特性,非常適用於皮膚電子裝置。」
在本研究中,團隊亦開發出一種基於該材料的智能電子敷料,可同時實現藥物釋放、電刺激及抗菌功能。在動物實驗中,該智能電子敷料能有效加快傷口癒合並減少炎症反應。
相關研究已發表於《科學進展》(Science Advances),論文題為 “High-strength and fracture-resistant ionogels via solvent-tailored interphase cohesion in nanofibrous composite networks”。
論文連結:
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aea6883
研究團隊網站:
https://xulizhi.hku.hk
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