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[材料资讯] 刘楠教授课题组:一体化、生物衍生、透气且汗液稳定的MXene表皮电极用于肌肉诊疗

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发表于 2022-10-20 01:00:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
近年来,人们对健康检测、个性化治疗和人机界面的兴趣日益浓厚,这推动了可穿戴电子设备的研究。电子皮肤可以与人体紧密连接,为心脏、肌肉、大脑等健康监测、治疗以及便捷式地人机交互控制提供了新的机遇。
       肌肉疲劳是许多人都有过的一种常见的肌肉疾病。它可分为急性疲劳和慢性疲劳。其中急性疲劳源于强烈的疲劳感,可通过快速、适当的诊断和治疗迅速缓解,而慢性疲劳是由疲劳积累引起的,持续数月,甚至会导致器质性疾病。准确定位触发点,及时提供恰当的治疗可以有效地阻止疲劳积累,缩短恢复时间。
        近日,北京师范大学化学学院刘楠教授团队开发出一种一体化、生物衍生、透气且汗液稳定的MXene表皮电极用于肌肉诊疗。该工作是以紫叶狼尾草为原料,通过化学刻蚀制备得到柔性多孔纤维素骨架。 然后负载MXene导电层,并在人工汗液中浸泡交联,得到多孔、高导电的MXene电极(图1)。由于草本植物的结构排列和MXene在汗液中的离子交联,该电极具有高透气性和各种环境低且稳定的电极-皮肤界面阻抗。因此,该电极可以可靠地采集表皮电生理信号,如肌电图(EMG)、心电图(ECG)、眼电图(EOG)和脑电图(EEG)(图2)。此外,由于其良好的焦耳加热能力,电极表现出低电压热疗效果。将电刺激、电热治疗和电生理传感器集成为一个系统,可实现一体化诊断和治疗,为肌肉疲劳的日常穿戴式诊疗提供了一种实用的方式(图3)。它还可以通过人机交互进行肌肉康复训练和假肢控制。
MXene电极.jpg
图1 MXene电极的制备及应用展示
MXene电极1.jpg
图2 MXene电极用于电生理信号检测
MXene电极2.jpg
图3 MXene电极肌肉诊疗表征
       相关工作以“An All-in-One, Bioderived, Air-Permeable, and Sweat-Stable MXene Epidermal Electrode for Muscle Theranostics”为题发表在ACS Nano上。文章第一作者是在读博士研究生宋德魁。该研究得到了北京市农林科学院侯新村研究员植物筛选方面的支持。该研究获得了国家自然科学基金委的资助。
       原文链接:https://doi.org/10.1021/acsnano.2c07646
       文章来源:北京师范大学       刘楠 教授,北京师范大学化学学院博士生导师。近年来专注于设计制备新型低维材料,如石墨烯、碳纳米管和二维无机材料,用于柔性电子器件的开发,期待在人工智能和可持续环境保护方面有实际应用价值。并主持计划启动资金(2017-2022)、北京师范大学启动资金(2017-2022)、北京师范大学自主科研基金(2017-2019)等多项科研项目。




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