Nat Mater：西湖大学周南嘉等开发抗溶胀水凝胶脑机接口，体内数月不失效

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Nat Mater：西湖大学周南嘉等开发抗溶胀水凝胶脑机接口，体内数月不失效( I6 }( Y4 ]" a2 w& y! B
来源：iNature 2026-08-08 13:11
+ D1 M, o) B% [5 E- C该研究报道了一种通过胶束自组装策略合成的抗溶胀水凝胶，并基于此开发了可嵌入式3D打印的双相导电水凝胶墨水，成功制造出多种在生理环境中长期稳定工作的植入式生物电子器件。
# d3 j5 c4 l; V5 J( k- D水凝胶生物电子学是桥接生物和电子系统的有前景的候选者。然而，在潮湿生理环境中维持水凝胶器件与生物材料之间的稳定通信具有挑战性，原因是水凝胶封装的肿胀诱导机械退化和导电网络的电学失效。: s! u1 x6 F6 k; v' U
2026年7月31日，西湖大学周南嘉、陶亮、姚源共同通讯在Nature Materials在线发表题为“3D-printed implantable bioelectronics enabled by anti-swelling and biphasic conductive hydrogels”的研究论文。该研究报道了一种通过胶束自组装策略合成的抗溶胀水凝胶，并基于此开发了可嵌入式3D打印的双相导电水凝胶墨水，成功制造出多种在生理环境中长期稳定工作的植入式生物电子器件。7 O2 q& n" q( R( G

1 r& j. K' }7 P) H# ?软生物电子学已成为神经再生治疗、心血管疾病治疗和疼痛管理的有前景的治疗工具。然而，实现长期运行稳定性仍然是一个关键挑战，主要是由于这些器件中使用的内在干燥和非生物材料的不稳定性不足和高免疫原性。4 u7 [& F% ^# X  F% t6 @  S4 Q: d
基于水凝胶的电子材料是开发具有增强体内寿命的生物电子学的有前景的替代品。它们可以提供相当的电子性能，同时保留水凝胶的优点，包括高含水量、类组织力学柔顺性、卓越的生物相容性和生物亲和性。最近的进展表明，合理设计的水凝胶材料在植入时引发很少的免疫反应且不引起纤维化，甚至可以提供保护性和类天然环境以避免移植细胞的免疫排斥。然而，传统水凝胶在生理条件下表现出内在的溶胀倾向，对维持结构稳定性和电学性能构成了关键挑战。
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水凝胶支持基质和双相导电水凝胶墨水的设计（图源自Nature Materials ）0 X( x8 I; @9 x) F9 L$ E& |
该研究报道了一种胶束自组装方法，以制备柔软、可拉伸和抗溶胀水凝胶作为可植入水凝胶生物电子学的构建模块。与传统的溶胀水凝胶和硅酮相比，这些抗溶胀水凝胶在长期植入期间显示出减少的异物反应。使用微凝胶策略，将抗溶胀水凝胶工程化为支撑基质和双相导电水凝胶墨水，实现了水凝胶生物电子学的嵌入式3D打印。" ^! a" F) k0 S; x: y: s1 W6 ?
通过调控制造过程中的单体扩散，定制了导电水凝胶的导电相，在水环境中平衡后实现了高达4,000 S cm⁻¹的电导率，以及超过1,300%的电学失效应变。不同类型的水凝胶生物电子植入物被打印，包括脑-机接口、无线供电光电子和坐骨神经刺激器。这些器件在大鼠植入后显示出长期稳定性和可靠运行。
& O# v/ @- \1 l3 @- X# Q参考消息：https://www.nature.com/articles/s41563-026-02691-7
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