Page 53 - 《精细化工》2023年第12期
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第 12 期                    陈香李，等:  自愈合凝胶在柔性传感器中的应用研究进展                                   ·2595·




















                         图 8   多巴胺两性离子纳米复合凝胶（a）            [59] 及 Gel-UPy/dsCD 凝胶（b） [60] 的相关应用
                   Fig. 8    Related application of dopamine zwitterionic nanocomposite gel (a) [59]  and Gel-UPy/dsCD gel (b) [60]

                 WON 等  [60] 报道了一种使用尿素嘧啶（UPy）与                 高、难以在工业化大规模生产、可重复使用性差；
            明胶混合，掺入二硒烯的碳点（dsCD）成功制备                            有效的功能材料并不多，应用领域有限；制备机制
            Gel-UPy/dsCD 凝胶，并构建了无线电化学自愈合凝                      有待进一步完善，其结构-性质-功能关系并不明确；
            胶生物传感器。谷胱甘肽（GSH）或活性氧（ROS）                          没有统一的标准测量方法来定量评价自愈合性能
            对凝胶中 dsCD 的二硒化物基团的裂解引发了氢键                          等。因此，未来研究可从以下几方面考虑：不断开
            的形成，影响了 Gel-UPy/dsCD 凝胶的自愈合能力、                     发功能性基团或物质、开发自愈合凝胶的功能特性
            导电性和黏附性。该凝胶表现出癌症细胞依赖的自                             （如抗菌、生物相容性、紫外屏蔽、传感灵敏性、
            愈合特性，由于肿瘤和正常条件下存在的条件不同，                            抗冻性等）、提高凝胶的自愈率、丰富自愈合凝胶种
            对电化学信号和黏附行为的影响具有良好的选择                              类、开发多功能自愈合凝胶可穿戴式传感器，拓宽
            性，如图 8b 所示。体外和体内实验表明，凝胶生物                          其在柔性传感器中的应用领域；系统研究其结构与
            传感器对癌细胞的检测具有较高的灵敏度和选择                              性能的关系，促进自愈机制的理论和模拟研究，发
            性，在视觉和电化学检测癌症方面具有广泛的适用                             展定量表征自愈合性能的评估系统；开发自愈合凝
            性，体内分析也显示没有炎症的痕迹，证实了这些                             胶制备技术（如 3D 打印技术）以实现柔性传感的
            凝胶良好的生物相容性。研究表明，用于癌症检测                             高效商业化，传感器的小型化和轻量化。
            的自愈合和电子信号响应的凝胶是非常可取的，提
                                                               参考文献：
            供了凝胶生物传感器的可能性。结果表明，生物传
            感器在健康医疗方面起着重要作用。                                   [1]   ZHU W, ZHANG  J  Y, WEI Z Q, et  al. Advances and  progress in
                                                                   self-healing hydrogel and its application in regenerative medicine[J].
                                                                   Materials, 2023, 16(3): 1215.
            3   结束语与展望                                         [2]   DENG Y, HUSSAIN I, KANG M  M,  et al. Self-recoverable and
                                                                   mechanical-reinforced hydrogel  based on  hydrophobic interaction
                 近年来，由于疫情带来的挑战，许多企业和公                              with self-healable and conductive properties[J]. Chemical Engineering
            司都意识到远程工作的重要性，而“人机协作”已                                 Journal, 2018, 353: 900-910.
                                                               [3]   WANG W D, NARAIN R, ZENG  H B. Rational design  of self-
            作为一种优越的解决方案被广泛应用。柔性传感器                                 healing tough hydrogels: A mini review[J]. Frontiers in  Chemistry,
            由于其智能的设计、柔软的性质及协同作用的原理                                 2018, 6: 497.
                                                               [4]   GONG H R, GAO Y J, JIANG S L, et al. Photocured materials with
            在人工智能、软体机器人、电子皮肤以及远程健康
                                                                   self-healing function through ionic interactions for flexible
            监测等领域的应用研究发展迅速。据相关市场机构                                 electronics[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2018, 10(31):
            的统计数据，预计到 2028 年将达到 84.7 亿美元的                          26694-26704.
                                                               [5]   LONG  T J, LI  Y  X, FANG X,  et al. Salt-mediated polyampholyte
            市场规模，行业发展潜力巨大，未来前景可期                      [61] 。       hydrogels with  high mechanical strength, excellent  self-healing
                 凝胶材料经过多年的研究与探索已能同时具有                              property and satisfactory electrical conductivity[J]. Advanced
            高机械性能和黏附性能，良好的机械性能保证了凝                                 Functional Materials, 2018, 28(44): 1804416.
                                                               [6]   LIANG Y N, WU Z X, WEI Y M, et al. Self-healing, self-adhesive
            胶材料在外力作用下的完整性，而高黏附性能可以                                 and stable organohydrogel-based stretchable oxygen sensor with high
            使其紧密黏附于皮肤之上，这为凝胶应用于柔性传                                 performance at room temperature[J]. Nano-Micro Letters, 2022,
                                                                   14(1): 1-19.
            感器提供了基本的性能条件。除此之外，具有自愈
                                                               [7]   YAO S S, SWETHA P, ZHU Y. Nanomaterial-enabled wearable
            合性能的凝胶能够有效延长传感器的使用寿命，降                                 sensors for healthcare[J]. Advanced Healthcare Materials, 2018, 7(1):
            低成本。但目前对其应用于柔性传感器的性能研究                                 1700889.
                                                               [8]   KANG S K, MURPHY R K J, HWANG S W, et al. Bioresorbable
            仍面临一些问题需要解决，如制备工艺复杂、成本                                 silicon electronic sensors for the brain[J]. Nature, 2016, 530(7588):
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