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2019-07-07
???具有與人體組織相似的生理和機械特性的水凝膠是電子和設(shè)備的理想基質(zhì)材料，可以幫助實現(xiàn)有效和無縫的電生物集成。水凝膠電子器件的柔軟性和可拉伸性使其佩戴更加舒。其高孔隙度和水化水平促進電荷、離子和分子的運輸，這對于需要保持水分和透氣性的應(yīng)用是至關(guān)重要的。水凝膠與活體組織的相似性促進了其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，包括用于疾病診斷的可穿戴電子設(shè)備和用于神經(jīng)活動記錄和調(diào)節(jié)的植入式生物電極。隱形眼鏡上的電子器件最近引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注。目前，隱形眼鏡式可穿戴設(shè)備已經(jīng)開發(fā)，可以通過測量眼壓或眼淚中的葡萄糖成分診斷青光眼和糖尿病。透明隱形眼鏡顯示器可以將計算機生成的視覺信息疊加到現(xiàn)實世界中，提供即時和直接的信息訪問。
近日，北京大學(xué)段小潔教授等人以金屬涂層納米纖維網(wǎng)為電子導(dǎo)體，以工業(yè)水凝膠隱形眼鏡為基片的基于隱形眼鏡的眼界面器件的設(shè)計。以金屬納米為電極，對聚(3,4-乙二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸鹽(PSS)進行了原位電化學(xué)沉積，以改善金屬納米與水合水凝膠隱形眼鏡基體的附著力（圖1）。該水凝膠隱形眼鏡裝置具有良好的透氣性、潤濕性和水化程度，并具有良好的光學(xué)透明性、機械順應(yīng)性。研究證明，兔眼佩戴這種透氣性好、透明的水凝膠隱形眼鏡電極12小時后，沒有明顯的角膜磨損或刺激跡象，說明其在日常連續(xù)佩戴中具有很高的安全性。最后，在家兔身上進行了ERG記錄，以展示這種透氣、無刺激、透明的水凝膠隱形眼鏡電極的功能。相關(guān)研究成果以“Gas-Permeable, Irritation-Free, Transparent Hydrogel Contact Lens Devices with Metal-Coated Nanofiber Mesh for Eye Interfacing”為題目發(fā)表于國際期刊ACS Nano上。
圖1 基于金屬納米和原位電化學(xué)沉積PEDOT/PSS的透氣性、無刺激、透明水凝膠隱形眼鏡。
圖2 水凝膠隱形眼鏡的表征。
圖3 氣體滲透性、潤濕性和生物相容性試驗。
圖4 全面的視網(wǎng)膜電圖（ERG）記錄。
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