近日，南方医科大学侯鸿浩教授和邱小忠教授团队合作在Advanced Materials（一区TOP期刊，影响因子32.086）杂志上发表题为“Highly Stretchable and Biocompatible Wrinkled Nanoclay-Composite Hydrogel with Enhanced Sensing Capability for Precise Detection of Myocardial Infarction”的研究论文。

心肌梗死是全世界最主要的死亡原因之一，目前主要通过超声心动图（ECG）来实现心脏生理信号的采集。 然而，这种方法不能用于植入式的实时信号采集，也缺乏对心肌梗塞发生的具体位置进行定位的能力。近年来，尽管许多具有高应变/应力传感能力和生物力学适应性的软生物电子系统已经被开发出来，但大多数报道的文献都集中在心电图凝胶电极的改进上，而且没有涉及心脏的病理状态监测。一方面，虽然有不少工作致力于利用低免疫原性或天然来源的生物材料来探求可植入的生物传感系统，但很少有人从源头上去解决非特异性蛋白质吸附及其引发炎性应激反应的难题。另一方面，严重的炎症反应和纤维包裹等也极大影响植入体内后的传感状态和结果准确性，甚至有可能会加重原有的病理状态。如何兼顾植入型传感器件的高生物相容性和优异的力电感应性能，实现对病理状态下的心肌电生理信号检测一直是重大的挑战。

针对上述难题，该团队开发了一种基于仿生褶皱微结构与纳米粘土片层互锁增强自适应的离子导电水凝胶柔性应变传感器。该种新型微纳米增强水凝胶具有高度可拉伸性和延展性，可以拉伸将近1000%而不断裂，并能承受高达5000次以上的力学拉伸/压缩循环。该离子导电水凝胶被设计成具有表面褶皱微结构和内部高度有序排布纳米结构的多级互锁微结构。水凝胶表面的分层微结构和纳米粘土片在网络中的有序分布大大改善了水凝胶作为应变传感器的灵敏度和结构整合度。这种水凝胶传感器不仅可以对外部环境刺激提供低至50ms的快速时间响应，而且可以监测全方位的人体肢体运动、液滴触觉和语音信号。此外，两亲性离子的掺入使得该水凝胶具有显著的抗蛋白质吸附能力，减少了其植入时对蛋白质的非特异性吸附，在体内植入1周及4周后，表现出良好的适应性和组织生物相容性，提高了抵御植入后应激炎症反应的能力和其作为植入器件的生物安全性，保持了传感结果的真实性。基于所揭示的基于分层有序结构的传感增强机制和优异的生物安全性，该工作首次展示了水凝胶传感器对心脏电生理活动的实时监测能力，并实现了对心肌梗死发生区域准确定位和区分，有望成为一种远程实时监测心脏疾病病理变化的新策略。

论文第一作者为南方医科大学博士生张杰，论文通讯作者为南方医科大学基础医学院侯鸿浩教授和第五附属医院副院长邱小忠教授。南方医科大学为论文唯一完成单位。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202209497