北师大团队最新成果：可完全生物降解和生物兼容的离子电子皮肤

准确获取电生理信号对于可穿戴医疗设备至关重要，为身体和心理健康提供有效的信息。皮肤电极是这种测量中的主要消耗品，目前商业电极中 Ag/AgCl 凝胶电极占主导地位。

作为一种生物相容性和可生物降解的离子电子皮肤材料，SBMA40-CCS1-Gly2 可能可以取代 Ag/AgCl 凝胶电极进行瞬态电生理测量，以减少电子废弃物的产生。为了展示 SBMA40-CCS1-Gly2 在检测电生理信号方面的能力，首先将 SBMA40-CCS1-Gly2 应用于志愿者的手腕进行心电图记录。它呈现了清晰的心电图信号，与 Ag/AgCl 凝胶电极获得的典型特征峰相似，包括 P 波（心房极化波）、QRS 波群（心室去极化波）和 T 波（心室复合波）。当将振动器固定在电极 1 厘米处时，由 Ag/AgCl 凝胶电极记录的信号明显衰减，而由 SBMA40-CCS1-Gly2 记录的信号保持原始质量，这表明具有粘附和导电性的 SBMA40-CCS1-Gly2 可能会减少运动伪迹。此外，为了展示在复杂情况下的应用，作者还研究了 SBMA40-CCS1-Gly2 在不同湿度水平下的稳定性和长期耐久性。

SBMA40-CCS1-Gly2 在不同湿度水平下能够保持良好的稳定性，即使将 SBMA40-CCS1-Gly2 放置在空气中三个月后，它仍然能够准确检测稳定的心电图信号。当时间过去六个月时，其基线变得稍微粗糙。这种优异的空气稳定性主要归因于 SBMA40-CCS1-Gly2 的化学结构：水分子以氢键的形式锁定在聚合物网络中。从本质上讲，水分子与周围不同功能基团之间的竞争性相互作用是维持材料整体保湿性的关键因素。

与 Ag/AgCl 凝胶电极相比，SBMA40-CCS1-Gly2 记录的肌电图信号具有稍高的平均信噪比（SNR，42.5dB 对 42.0dB）。以上结果表明，SBMA40-CCS1-Gly2 能够在测试者进行运动时记录电生理信号，而且还可以准确测量角膜和视网膜之间的电位差，即眼电图（EOG）。它呈现出与 Ag/AgCl 凝胶电极获得的清晰EOG信号相似的结果。当眼睛静止或眨眼一次和两次时，EOG 信号可以清晰地识别这些动作，表明 SBMA40-CCS1-Gly2 在眼科医学和医疗保健中具有应用潜力。SBMA40-CCS1-Gly2 还可以用于检测脑活动，如脑电图（EEG）。

此外，通过准确获取电生理信号，作者将 SBMA40-CCS1-Gly2 应用于与机械手的接口。分别将三个电极粘附在伸长肌长肌、短肌肉和桡骨腕屈肌上，这些肌肉的兴奋-收缩产生的肌电图信号被转换为脉宽调制脉冲以控制机械手。

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