UNIST开发新型黏附贴片:结合藤壶黏附力与犰狳铠甲结构
Jung Hoonui 教授团队开发出在身体运动中也具超强附着力和可脱性的皮肤贴片
可用于医疗健康监测、经皮给药装置等…论文发表于《Advanced Materials》
即使在皮肤粗糙起伏和剧烈身体运动的情况下也能牢牢贴附,并且在需要时可以无刺激撕下的超强力黏附贴片问世了。
其秘诀来自藤壶的黏附力以及坚固又柔韧的犰狳甲片结构。
UNIST(校长 Park Jongrae)机械工程系 Jung Hoonui 教授团队与电气电子工程系 Kim Jaejun 教授团队、国立生态院生态新技术团队联合开展研究,开发出一种在黏附性、可脱附性和伸缩性方面都十分出色的皮肤贴片(运动自适应镶嵌结构贴片)。这一技术有望推动健康监测、经皮给药等贴附式电子器件的商业化,备受关注。
研究团队模仿藤壶黏附蛋白特性制备出形状记忆高分子,并将其按犰狳甲片结构进行排列,由此开发出这种贴附型贴片。
藤壶黏附蛋白具有刚度可变的特性,能够紧密贴合凹凸不平的岩石表面。其原理是,柔软的黏附蛋白先细致填充粗糙的岩石表面,随后硬化,从而牢牢黏附在岩石上。
模仿这一原理的形状记忆高分子能够紧密贴合粗糙的皮肤表面,在需要时只需调节温度,就可以无刺激、轻松地撕下。仅通过改变温度,就可以实现多次反复黏贴和撕除。
此外,研究团队还借鉴犰狳甲片的排列结构来增强贴片的伸缩性和柔韧性,使其在剧烈身体运动中也不会脱落或受损。
犰狳的甲片为“镶嵌”结构:坚硬的骨片之间填充着柔软的胶原蛋白,因此既坚固到足以弹开子弹,又能卷曲成团。研究团队在形状记忆高分子片段之间填充弹性高分子,模仿这一结构并将黏附力最大化。
Jung Hoonui 教授表示:“以往的身体贴附型设备容易在运动引起的形变和反复应力下失效,长时间佩戴还常常会导致皮肤刺激和不适。本次研究开发出了能够同时解决这些问题的创新黏附技术。”
利用这一贴片制成的贴附式电子器件,即便在奔跑、上下楼梯等剧烈运动中也能保持黏附力,并成功测量佩戴者的心率、血压等指标。
Kim Jaejun 教授表示:“为了在设备中内置电池、传感器等元件并获得高质量生物信号,即使在剧烈运动中也必须保持黏附力。本次研究突破了以往受运动限制的技术瓶颈,将有助于开发可应用于多种身体部位的可穿戴设备。今后我们将以此为基础推进技术转移和创业准备工作。”
该研究成果已于10月20日在线发表在材料科学领域权威学术期刊《Advanced Materials》上,正待正式出版。
本研究在科学技术信息通信部、产业通商资源部以及国立生态院的支持下完成。
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