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具有高拉伸性和压缩性的双层 CNT/PVA 水凝胶，可用于人体运动检测
黄坤1 吴玉峰1 刘俊臣1 常耿2 潘旭超2,* 翁小迪3,* 王永刚1 雷明1,* 摘要 随着科技的发展和生活水平的提高，基于水凝胶的应变传感器受到了越来越多的关注。然而，制造具有理想机械和压阻性能的水凝胶应变传感器仍然具有挑战性。本文提出了一种双层柔性水凝胶传感器，该传感器由碳纳米管（CNT）和聚乙烯醇（PVA）制成，具有高达 415% 应变的高拉伸性和 92% 应变的超压缩性，以及相当大的电导率（1.11 S m -1 ）。水凝胶传感器在整个检测范围内表现出很好的线性度、出色的耐用性和在 1000 次加载-卸载循环中稳定的相对电阻变化（∆𝑅𝑅 0 ⁄）。这些优异的性能归功于一种新的双层结构设计，即在纯坚固的 PVA 基底上沉积一层薄薄的 CNTs/PVA 导电传感器层。结合快速响应时间（拉伸时为 508 毫秒，压缩时为 139 毫秒）和生物相容性，这种新型传感器具有作为可穿戴传感器的巨大潜力，可用于表皮传感应用，例如检测人体关节的弯曲、吞咽、呼吸等。此外，CNTs/PVA 水凝胶可以利用其内部离子来操作电子屏幕，甚至可以使用机械信号来调制光信号。所有这些都证明了 CNTs/PVA 水凝胶作为应变传感器的巨大优势。
神经探针插入水凝胶脑模型时的开裂模式和力动力学
摘要 目的. 将穿透性神经探针插入大脑对于神经科学的发展至关重要，但它涉及各种固有风险。原型探针通常插入水凝胶基大脑模型中，并分析其机械响应以了解体内植入期间的插入力学。然而，人们对神经探针在水凝胶大脑模型中插入动力学的潜在机制，特别是开裂现象，仍了解不足。这种知识差距导致在将模型研究获得的结果与在体内条件下观察到的结果进行比较时出现误解和差异。本研究旨在阐明探针的锐度和尺寸对探针插入水凝胶模型时出现的开裂机制和插入动力学的影响。方法. 系统地研究了由尖端角度、宽度和厚度定义的不同柄形状的假探针的插入。透明水凝胶中插入引起的裂纹用不混溶染料加重，通过原位成像跟踪，并记录相应的插入力。开发了三维有限元分析模型来获得探针尖端和幻像之间的接触应力。主要结果。研究结果揭示了一种双重模式：对于尖锐、细长的探针，由于与插入方向一致的直裂纹不断扩展，插入力在插入过程中始终保持在较低水平。相反，钝的、厚的探针会产生很大的力，并且随着插入深度的增加而迅速增加，这主要是由于形成了具有锥形裂纹表面的分支裂纹，以及随后的内部压缩。这种解释挑战了传统的理解，即忽视了开裂模式的差异，并将增加的摩擦力视为导致更高插入力的唯一因素。通过实验确定了区分直裂纹和分支裂纹的关键探针锐度因素，并从三维有限元分析中得出了两种开裂模式之间转变的初步解释。意义。本研究首次提出了神经探针插入水凝胶脑模型时两种不同开裂模式的机制。建立了开裂模式与插入力动力学之间的相关性以及探针锐度的影响，通过模型研究为神经探针的设计提供了见解，并为未来研究探针植入过程中脑组织开裂现象提供了参考。
聚合物水凝胶中的酶稳定性 - 含有磷酸胆碱基的酶混合纳米载体†
酶与材料之间的不利相互作用，从而保留了高酶活性。但是，这些方法的缺点是酶可以很容易从材料中泄漏。共价固定可以防止由于酶和材料之间的共价键形成酶泄漏。但是，这可能导致固定酶的结构变化和严重的活性丧失。在载体和酶之间引入垫片是克服由共价固定化引起的缺点的一种可能方法。垫片可以减少与载体的不利相互作用，并减少固定酶和底物之间的空间障碍。22,23间隔臂还可以通过允许远离载体表面的蛋白质组的访问来促进官能团与酶之间的相互作用。24许多分子，例如戊二醛，1,6-己二二醇二甘油乙醚和乙二胺，已被用作隔离剂，以促进酶固定，并且已经证明，与直接灭射手相比，它可以固定在间距上可以改善固定性。25,26
具有强链缠结的通用水凝胶粘合剂，用于桥接软电子材料
依次从面板表面上的点 1 到点 4。手指接触时观察到明显的电流差异（图 5c）。值得注意的是，证实电流与触摸点与角电极的接近度成正比。基于此结果，推导出公式来研究在角落测量的电流与特定触摸点之间的相关性（补充图 14）。使用控制板将电流数据转换为触摸屏上的位置。
受花粉粒启发的多功能 3D 打印水凝胶微型机器人，用于按需锚定和货物运送
此类移动医疗微型机器人的开发和实施，包括软机器人微设备的制造[11,12]、生物相容性或响应性 (自适应) 材料的合成[13–15] 以及体内运动策略。[16–22] 已提出了大量远程控制医疗微型机器人，以实现形状改变、多功能化和重构，以响应不同的刺激，如磁场[23–27]、温度[28,29]、化学物质[30,31]、光[32] 和超声波[33,34]，用于各种医疗应用，如靶向药物输送、微创手术和遥感。[35,36] 然而，微型机器人与生物组织的相互作用、复杂的生物流体环境以及多种刺激的重叠是其未来医疗应用面临的主要挑战。[37]
受花粉粒启发的多功能 3D 打印水凝胶微型机器人，可按需锚定和运送货物
此类移动医疗微型机器人的开发和实施，包括软机器人微设备的制造[11,12]、生物相容性或响应性 (自适应) 材料的合成[13–15] 以及体内运动策略。[16–22] 已提出了大量远程控制医疗微型机器人，以实现形状改变、多功能化和重构，以响应不同的刺激，如磁场[23–27]、温度[28,29]、化学物质[30,31]、光[32] 和超声波[33,34]，用于各种医疗应用，如靶向药物输送、微创手术和遥感。[35,36] 然而，微型机器人与生物组织的相互作用、复杂的生物流体环境以及多种刺激的重叠是其未来医疗应用面临的主要挑战。[37]
体内持续释放的逆行转运抑制剂Retro-2.1在热敏水凝胶中配制的
能够研究静脉注射和腹膜内注射后小鼠的retro-2.1的药代动力学参数，揭示了短的血液循环时间，分别消除了5和6.7小时的半衰期。为解释了较差的药代动力学参数，在体外和体内研究了retro-2.1的代谢稳定性，揭示了快速的细胞色素-P-450介导的代谢中的快速羟基化代谢。皮下注射的复古-2.1在生物兼容和可生物可吸收的聚合物基于热敏感的水凝胶中允许持续释放该药物，消除半衰期为19小时，并更好地控制其代谢。本研究提供了有关如何在体内管理这种有前途的铅以研究其功效的指南。
电化学增强等离子体活化聚乙烯醇水凝胶敷料的抗菌作用
本文介绍并解释了在伤口净化过程中用电化学方法增强等离子活化水凝胶疗法 (PAHT) 抗菌作用的原理。该过程涉及在用氦 (He) 等离子射流治疗期间接地和水合聚乙烯醇 (PVA) 水凝胶薄膜。这在电化学上增强了过氧化氢 (H 2 O 2 ) 的产生，过氧化氢是 PVA 水凝胶中产生的主要抗菌剂。研究表明，通过电子解离反应以及与激发态物质、亚稳态和紫外 (UV) 光解相关的反应，H 2 O 2 的产生在电学上得到增强。通过等离子射流的氦流使 PVA 水凝胶脱水，在化学上增强了 H 2 O 2 的产生，这为与 H 2 O 2 产生相关的电化学依赖反应提供了能量。电化学过程在 PVA 水凝胶中产生了前所未有的 3.4 mM 的 H 2 O 2。该方法还增强了其他分子（如活性氮物质 (RNS)）的产生。电化学增强的 PAHT 可高效消灭常见的伤口病原体大肠杆菌和铜绿假单胞菌，对金黄色葡萄球菌有轻微效果。总体而言，这项研究表明，新型 PAHT 敷料为控制感染和促进伤口愈合提供了一种有希望的抗生素和银基敷料替代品。
海藻酸盐-εPLL 核壳水凝胶珠可作为有效、稳定且可扩展的微生物包封工具
摘要：合成微生物联合体在生物技术应用方面具有巨大潜力。然而，由于竞争动态和物种间生长速度不平衡，实现稳定且可重复的共培养具有挑战性。本文，我们提出了一种有效的微生物包封方法，该方法基于涂有 ε-聚-L-赖氨酸 (εPLL-HB) 的海藻酸盐基核壳水凝胶珠。该方法可确保微生物完全封闭，同时允许特征差异很大的几种微生物在珠内持续生长。与壳聚糖和 α-聚-L-赖氨酸（两种最常用的此类包封包覆剂）相比，εPLL 在避免细胞在不同培养条件下和所有测试的微生物菌株逃逸方面表现出优异的性能，同时允许它们在胶囊内增殖。εPLL-HB 能够构建空间组织的共培养，有效地平衡不同生长速度的微生物之间的种群。此外，εPLL-HB 可防止木质纤维素衍生介质中的有毒化合物，并在 -80°C 长期储存后仍能保持其包封效果和活力。εPLL-HB 具有出色的微生物控制、结构完整性和耐化学性，再加上价格低廉和易于制备，使其成为设计合成微生物联合体的多功能工具，在生物技术过程中具有广泛的适用性。