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[转载]Small Methods:邻苯二酚木质素在水凝胶生物电子中的新应用-奇材进展

已有 703 次阅读 2021-3-30 16:30 |个人分类:奇材进展|系统分类:科普集锦|文章来源:转载

南方科技大学团队工作,奇材馆整理

 

【文章概述】

柔性电子设备(例如电子皮肤)打破了传统设备的限制,能够更高效、准确和稳定地检测生理信号。其中,电子皮肤在软机器人、人体健康监测和先进医疗设备等领域有着重要的潜在用途。水凝胶类似于生物组织,它们表现出显著的生物相容性,并且具有可调节的网络结构,具有极好的延伸性。因此,水凝胶在生理信号检测和传感方面表现出独特的优势。在水凝胶电子学的应用中,长效导电性、粘附性和环境稳定性是必不可少的。将不同的功能材料集成到一个系统中,存在兼容性和成本问题。

【成果简介】

南方科技大学郭传飞华南理工大学邱学青教授的研究团队通过一步脱甲基化构建了邻苯二酚木质素DAL,它具有贻贝般的生物粘附性、良好的还原性和较高的紫外吸收能力。然后将DAL应用于还原氧化石墨烯rGO,并将其产物-氧化的DAL和还原的氧化石墨烯混合物DAL/rGO添加到海藻酸钠/聚丙烯酰胺SA/PAM双网络水凝胶中。基于氧化DAL中的醌与皮肤中的氨基酸发生席夫碱反应,DAL/rGO复合水凝胶可以稳定地粘附在皮肤上,并对生理信号做出敏感的响应。此外,DAL可以为水凝胶提供长效的防晒性能,当应用到真实皮肤上时,DAL可以为水凝胶提供长效的防晒性能。这基于DAL的水凝胶具有皮肤传感和户外运动器材的潜力。该材料符合奇材馆理念,后续开发值得期待!

【图文导读】

本文没有采用银-木质素的动态氧化还原邻苯二酚的方法,而是对甲氧基进行脱甲基化修饰,直接将碱木质素(AL)转化为DALDAL中的邻苯二酚基团表现出优异的粘附性、还原性、清除自由基和紫外线吸收能力,使DAL成为柔性电子皮肤的极佳候选者。作者采用DAL作为绿色还原剂,还原GO(生成还原GOrGO),制备导电木质素/石墨烯混合物(DAL/rGO)。离子交联SA/Ca2+和共价交联PAM制备了具有高韧性和延伸性的双网络水凝胶基质。然后将DAL/rGO添加到双网络水凝胶中,以获得粘附性、导电性和紫外线阻挡性能,从而使水凝胶成为柔性的电子皮肤。 


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1:(aAlDAL和氧化DAL(ODAL)FTIRb)1HNMR谱。

cFTIR,(dRaman和(eXRD谱,不同量的DAL降低了GOrGO的红外光谱和拉曼光谱。


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2:凝胶网络的SEM图像:(aPAM,(bSA/PAM,(c) SA/PAM/DAL,(d) SA/PAM/DAL/rGO


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3:不同DAL/rGO用量的SA/PAM/DAL/rGO水凝胶的流变性能:(a)储存模量,(b)损耗模量,(c)应变幅值扫描实验。

d)水凝胶的应力-应变曲线。


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4SA/PAM/DAL/rGO双网络水凝胶在不同基质和作者皮肤上的粘附能力。


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5:(a)比较SA/PAM/DAL/rGO水凝胶、SA/PAM/Al/rGO水凝胶的电导率。

bcSA/PAM/DAL/rGO在不同菌株和菌株循环下的抗性变化率。插图:SA/PAM/DAL/rGO结合导电循环中链接的LED亮度变化。

d)展示SA/PAM/DAL/rGO水凝胶作为可穿戴传感器用于实时监测各种人体运动:i)以不同角度弯曲食指,ii)腿部弯曲和释放,iii)面部表情。iv)运动过程中的手腕运动。


【论文信息】

Direct Construction of Catechol Lignin for Engineering Long-Acting Conductive, Adhesive, and UV-Blocking Hydrogel Bioelectronics

Small Methods (IF= 12.130)

Pub Date : 2021-03-11

https://doi.org/ 10.1002/smtd.202001311

Yong Qian, Yijie Zhou, Mingjin Lu, Xiaoshuang Guo, Dongjie Yang, Hongming Lou, Xueqing Qiu, Chuan Fei Guo

School of Chemistry and Chemical Engineering State Key Laboratory of Pulp and Paper Engineering South China University of Technology Guangzhou 510640, ChinaDepartment of Materials Science and Engineering Southern University of Science and Technology Shenzhen 518055, China





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