Adv. Funct. Mater.: 基于仿貽貝二維納米導電聚合物的自黏附水凝膠生物柔性電子

基于受海洋生物貽貝啟發的兒茶酚化學粘附水凝膠，由于具有超強的粘附性能而引起研究者的高度關注。貽貝通過分泌具有還原活性的蛋白，用來維持粘附蛋白上的醌基和兒茶酚基團的動態平衡，來保持持久粘附的能力。聚多巴胺具有與貽貝粘附蛋白相似的分子結構，富含具有氧化還原活性的基團醌基/兒茶酚官能團。在自然界中，最常見的氧化還原反應發生在綠色植物葉綠體的光合作用中，其中醌基作為電子受體起到重要作用。受光合作用啟發，研究者已經開發出基于醌基的導電聚合物用于能量的傳輸和儲存。因此，將醌或其衍生物與導電聚合物結合，為構建具有柔性和黏附性的水凝膠生物電子提供了新的途徑。

西南交通大學魯雄教授團隊受自然界氧化還原反應的啟發，提出了一種基于多巴胺（PDA）功能化氧化石墨烯模板（PSGO）的綠色、高效、低成本策略來設計具有親水性、導電性和氧化還原活性的“類三明治結構”的聚乙撐二氧噻吩導電高分子納米片（PSGO-PEDOT）。該納米片可以作為導電填料制備具有超拉伸性、導電性和持久粘附性的水凝膠。與之前報道的納米填料相比，PSGO-PEDOT納米片具有以下優點。首先，PSGO-PEDOT納米片能夠賦予水凝膠高的導電性。其次，納米片中含有豐富的親水基團，具有良好的水分散性，因此，納米片可以均勻分散在化學交聯的水凝膠網絡中，并形成物理相互作用，二者協同賦予水凝膠良好的柔韌性和拉伸性。第三，納米片具有氧化還原活性，其應能夠保留足夠多的兒茶酚基團并賦予水凝膠持久的粘附性。在PSGO-PEDOT納米片中，PDA和PEDOT將能夠形成電子供體和受體的配對，這將能夠有效促進PDA醌基和兒茶酚基團之間的氧化還原反應的動態平衡，使PSGO-PEDOT納米片中保留大量的兒茶酚官能團。綜上，該研究提出了一種綠色高效低成本的方法利用仿貽貝策略制備具有氧化還原活性的PSGO-PEDOT納米片，并可以作為多功能納米填料用來制備用于可穿戴和可植入生物電子的導電、超拉伸、粘附水凝膠。

該研究成果以“Graphene oxide-templated conductive and redox-active nanosheets incorporated hydrogels for adhesive bioelectronics”為題在線發表于《Advanced Functional Materials》。論文第一作者為在讀博士研究生甘東林和碩士研究生黃自強，論文的通訊作者為魯雄教授和謝超鳴副教授。該研究得到了國家重點研發計劃，國家自然科學基金等項目支持。

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