Advanced Science--可 3D 打印导电水凝胶:柔性生物电子与电化学传感新平台

    传统导电水凝胶难以同时兼顾可打印性、力学可调性、高生物相容性与稳定电化学性能，刚性电极与软组织界面不匹配，限制了柔性生物电子与活体传感应用。

    该研究团队开发PEG-PPy 复合导电水凝胶，以 PEGDA 为基体、聚吡咯（PPy）为导电相，加入 Pluronic F127 调控流变，采用挤出式 3D 打印 + 紫外光固化一步成型；通过配比调控实现类软组织力学匹配，可直接作为 OECT 栅电极与酶传感基质，构建全柔性、生物兼容的电化学传感系统。

【材料设计与多功能定位】

1. 设计思路：PEG 提供生物惰性与力学骨架，PPy 提供电子导电。
2. 功能定位：可 3D 打印、力学可调、高生物相容、OECT 栅电极、葡萄糖传感。
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【水凝胶合成、打印与可打印性评价】

1. PPy 为球形纳米颗粒，平均粒径 550 nm。
2. 墨水具有剪切变稀行为，挤出后快速恢复固态，可打印值≈1，成型精度极高。
3. 可稳定打印 9 层以上三维结构，PPy 含量≤2% 时成型最优。
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【溶胀、力学与生物相容性】

1. 溶胀率随 PEGDA 升高而降低，随 PPy 增加而上升。
2. 储能模量与杨氏模量可调（15–120 kPa），匹配心脏、肠道、皮肤等软组织。
3. 细胞存活率＞90%，无明显毒性，支持细胞黏附与迁移。
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【电学与电化学性能】

1. 电导率随 PPy 升高而提升，2% PPy 时达 7×10⁻⁴ S/cm。
2. I–V 曲线呈欧姆特性，弯曲 90° 电阻稳定。
3. CV 与 EIS 证实双电层电容特性，PPy 显著提升电荷传输能力。
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【OECT 栅电极应用】

1. 水凝胶栅极跨导（3.2 mS）与商用 Ag/AgCl（3.6 mS）相当。
2. 250 次循环与 4 小时脉冲测试稳定性优异，性能衰减＜5%。
3. 3D 打印结构栅极性能与浇铸体一致。
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【酶负载葡萄糖传感】

1. 固定 GOx 与 HRP，实现荧光与电化学双模式葡萄糖检测。
2. 检测范围 1–100 mM，覆盖生理浓度，检测限 1.4 mM。
3. OECT 平台实现高灵敏传感，信号随葡萄糖浓度升高显著响应。
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