随着材料科学和电气工程的快速发展，柔性电子产品受到了广泛的关注并在日常生活中发挥了重要作用。与传统的刚性医疗设备相比，柔性可穿戴电子设备可以更薄、更柔软、更灵活，从而可以改善佩戴体验、信号检测和治疗效率。可穿戴电子设备越来越多地用于不同条件下的健康监测和治疗。然而，很少有设备可以在运动和淋浴（出汗、变形、摩擦）后粘附在皮肤上。
来自南方科技大学和国家纳米科学与技术中心的学者提出一种由聚乙二醇（PEG）共混聚二甲基硅氧烷（PDMS）基粘合剂（PPA）制成的金属 - 聚合物导体（MPC）的简单方法。该粘合剂将镓基液态金属合金电路封装为表皮电子器件。研究表明：在PDMS预聚物中添加PEG可以产生比PDMS本身更柔软和湿粘合的弹性体，其变形更大。软质和粘合电子元件可以粘附在皮肤上超过2天。已经证明，这些电子设备可以满足运动和淋浴48小时佩戴期间运动检测、电生理信号检测和皮肤伤口愈合的需求。具有优异生物安全性的湿胶电子有望得到广泛应用，从而解决医用胶粘剂和人机界面中存在的问题。相关文章以“Wet-Adhesive Elastomer for Liquid Metal-Based Conformal Epidermal Electronics”标题发表在Advanced Functional Materials。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202200444
图1. PPA 和 PPA-MPC 电子器件的示意图。a) PPA 的概念说明。b)正常固化的PDMS 中的高交联网络域和 PPA 中的低交联网络域示意图。c)PPA 在拉伸下伸长率的图像（样品厚度：500µm）。d) 附着在手腕皮肤上的 PPA 在运动和水冲洗后变形的图像（比例尺：2 cm，样品厚度：150µm）。e) PPA-MPC 电子器件的制造过程。
图2. PPA的机械和粘合性能。a) 加入不同种类和数量的 PEG 低聚物的模量变化。b) 加入不同种类和数量的 PEG 低聚物时断裂伸长率的变化。c) 加入不同种类和数量的 PEG 低聚物对前臂皮肤的粘附力的变化。d) PPA表面形貌的SEM图像。e) 刚刚固化的样品和放置2 周的样品的粘附力变化。f) 不同佩戴次数后前臂皮肤剥离力的变化。g) 连续剥离后前臂皮肤剥离力的变化。h) 在干湿条件下对各种基材的附着力。i) 在干湿条件下对普通玻璃和磨砂玻璃的附着力。
图3. PPA 的细胞活力、渗透性和皮肤相容性。a) PDMS 和 PPA 的细胞活力（比例尺：200 µm）。b)不同厚度PPA的渗透性测试。c) 使用铜箔、Kinesio 和 PPA 进行皮肤生物安全测试的结果。
图4. PPA-MPC 电子器件的性能和 PPA-MPC 粘合剂应变传感器的运动检测。a) PDMS-MPC 电子和 PPA-MPC 电子的应力-应变曲线。b)不同应变下的阻力变化。c) 在 50% 应变的 1000 次循环期间电阻变化。d) 肘部应变传感器测试的手势。e) 佩戴 36 小时前肘部应变传感器测试的信号。f) 佩戴 36 小时后肘部应变传感器测试的信号。g) 膝盖上的应变传感器测试手势。h) 佩戴 36 小时前在膝盖上进行应变传感器测试的信号。i) 佩戴 36 小时后膝盖上的应变传感器测试信号。
图5. 用于电生理学的商业电极和PPA-MPC 粘合电极贴片的性能。a) 用于心电图检测的基于PPA 的自粘电极贴片。b，c）在附着后立即使用 PPA-MPC 粘合电极和商业电极检测到的 ECG 信号。d,e) 48 小时后使用 PPA-MPC 粘合电极和商用电极检测到的 ECG 信号。f) EMG 信号测试的手势。g，h）在附着后和 24 小时后使用 PPA-MPC 粘合电极检测到的 EMG 信号。i) PPA-MPC 粘合电极和商业电极的 EIS。
图6. 使用 PPA-MPC 粘合电极的伤口愈合模型。a) 靠近小鼠背部伤口的皮肤的PPA-MPC 粘合电极和用于伤口愈合的电刺激参数。b) 第 0 天、第 4 天、第 7 天和第 10 天的伤口照片。c)第 4 天、第 7 天和第 10 天的苏木精-伊红染色伤口组织的图像。d) 马森染色（Masson stained）的伤口组织的图像第 4 天、第 7 天和第 10 天。
总之，本文提出了一种利用PPA制备MPC的简单方法，该MPC将镓基液态金属合金电路封装为表皮电子器件。与原始PDMS相比，所获得的电子元件表现出较低的模量（<50 kPa）、更高的伸长率（>400%）和优异的生物安全性。电子元件可以顺应地粘附在皮肤上，满足运动和淋浴后对关节运动和电生理信号进行稳定监测的需求。本文使用动物模型，并证明粘合剂电子设备也可以用于显着加速皮肤伤口愈合过程。本文相信，这里的工作将普遍有助于材料科学家、电气工程师、生物学家和医生创造更复杂和先进的生物电子学，以实现准确的诊断和有效的治疗。（文：SSC）
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