对于新一代生物电子及可穿戴医疗装置的发展,开发能够在人体上可靠运作的柔性材料是至关重要,这类材料需要能够舒适地贴合皮肤,同时具备足够的耐用性以应付日常使用。然而,目前许多柔性材料容易受损,实际应用因而受限。

香港大学(港大)工程学院机械工程系徐立之教授领导的研究团队,研发出一种新型离子凝胶,该材料柔软且强韧,具备足够的机械强度以承受较大的外力,适用于穿戴式及生物医疗装置,为解决现存的挑战提供了新方向。
该离子凝胶可承受超过自身重量5,000倍的负载,其强度可媲美部分塑胶材料,同时仍适合与人体进行贴合接触,其优异性能是透过微观相界面工程实现。
徐立之教授表示:“关键在于加强材料内不同组分之间的相互作用,这种界面工程能显著提升材料的机械性能,对实际生物医疗应用具有重要意义。”

除了机械强度外,该材料亦适用于可穿戴感测应用。研究团队发现这材料可准确记录心电(ECG)及肌电(EMG)等生理讯号,其性能与商用装置相当。

论文第一作者张贺博士表示:“离子凝胶非常适合用于可穿戴及生物医疗装置,因为这材料能在实际应用环境中保持稳定性能。”他补充:“该材料同时具备抗乾燥、透气、抗菌及离子导电特性,非常适用于皮肤电子装置。”
在本研究中,团队亦开发出一种基于该材料的智能电子敷料,可同时实现药物释放、电刺激及抗菌功能。在动物实验中,该智能电子敷料能有效加快伤口愈合并减少炎症反应。
相关研究已发表于《科学进展》(Science Advances),论文题为 “High-strength and fracture-resistant ionogels via solvent-tailored interphase cohesion in nanofibrous composite networks”。
论文连结:
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aea6883
研究团队网站:
https://xulizhi.hku.hk
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