山西
植入式生物電子學正快速發展成為能夠進行實時生理監測和靶向治療干預的多功能平臺。然而，現有植入器件仍面臨剛性形態、與軟生物組織的機械失配以及功能單一等挑戰，這限制了信號保真度并可能引發不良組織反應。
雖然柔性可拉伸系統通過結構工程、聚合物復合材料和導電水凝膠等途徑取得了進展，但這些方法各有局限：工程結構會降低器件密度，聚合物復合材料在應變下易失去導電性，而水凝膠雖然柔軟但導電性低且系統集成困難。
更重要的是，化學傳感作為植入電子學中一個特別欠發達的領域，能夠提供分子水平的生理狀態直接信息，但將其實時無縫整合到柔軟、貼合組織的生物電子系統中仍然是一個關鍵挑戰。
近日，美國加州理工學院的高偉在Nature Materials發表了題為"Strain-insensitive wet-tissue-adhesive biphasic bioelectronics for physicochemical monitoring and adaptive therapy"的研究論文。
核心亮點
1. 開發了彈性體-水凝膠雙相平臺ElHyX，實現分子級無縫集成，兼具高拉伸性（900%）、應變不敏感導電性和強濕組織粘附性。
2. 采用EGaIn液態金屬和石墨等功能填料，確保在極端機械變形下保持穩定的電化學性能。
3. 通過直接墨水書寫技術實現可擴展制造，可定制多種器件類型包括心電電極、葡萄糖傳感器和神經袖帶。
4. 實現了多模態功能集成，能夠同時進行物理信號（ECG/EMG）監測、生化分子（葡萄糖、pH、尿酸）檢測和神經電刺激。
5. 構建了閉環治療系統，在糖尿病動物模型中實現實時血糖和心率監測觸發的選擇性迷走神經刺激，自動調節血糖水平。
圖1: ElhyX 系統概覽
該研究介紹了一種可拉伸、應變不敏感、濕組織粘附的彈性體-水凝膠雙相平臺（ElHyX），用于交叉功能生物電子學，能夠在體內同時實現物理傳感、化學監測和神經調節。
該平臺通過導電填料功能化，實現了機械順應性、穩健的電學性能和強組織粘附性，無需縫合或額外表面處理。利用直接墨水書寫技術，研究人員制造了可定制的ElHyX器件，用于體內心電圖監測、葡萄糖傳感和神經刺激。
此外，還開發了一種用于糖尿病管理的閉環系統，其中實時生物信號檢測自主觸發神經調節以調節血糖水平。這些發現確立了ElHyX作為一種多功能、可擴展的平臺，能夠在復雜的生物環境中進行連續物理化學監測和自主治療干預。
憑借其模塊化和可調控設計，ElHyX可廣泛應用于多種生物標志物和治療靶點，使下一代生物電子接口能夠整合多模態傳感、自適應驅動和自主反饋控制。
通過在一個柔軟、生物粘附且完全印刷的平臺上穩定共整合化學生物傳感、電生理記錄和神經調節，這種材料-系統策略允許通過配方級調整而非結構重設計來重構器件功能。
這種能力有助于在保持機械順應性、電化學穩定性和可擴展制造的同時，快速適應多樣化的傳感和治療模式。展望未來，這種平臺級整合可能加速植入式生物電子系統的發展，用于復雜生物環境中的長期生理監測和閉環治療干預。
Strain-insensitive wet-tissue-adhesive biphasic bioelectronics for physicochemical monitoring and adaptive therapy,Nature Materials,2026,DOI:10.1038/s41563-026-02624-4
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