Équipe De Zhang Guan, Chercheur À L'Académie Chinoise Des Sciences: Des Progrès Ont Été Réalisés Dans Le Gel Composite De Fibres Électrofilées

   L'équipe de Zhang Guan, chercheur à l'Institut de Suzhou de nanotechnologie et de nanobiomimétisme de l'Académie chinoise des sciences, a publié ses dernières recherches dans Nano micro letters.L'étude a développé une nouvelle stratégie pour obtenir des films composites d'hydrogel (< 5) qui ont à la fois une structure ultra - mince et d'excellentes propriétés mécaniques en noyant un réseau de fibres d'électrofilage dans l'Hydrogel.μConstruction de m).Les Hydrogels composites fibreux offrent une large gamme de modules réglables (de ~ 5 kPa à quelques dizaines de MPa), qui correspondent à ceux de la plupart des tissus et organes biologiques.La structure ultra - mince et les propriétés ultra - douces permettent à l'Hydrogel composite de fibres électrofilées de se fixer sans couture sur une variété de surfaces rugueuses, ce qui en fait un matériau idéal pour la construction de dispositifs bioélectroniques de type collé. 

Le film Hydrogel Composite fibreux est construit sur la base des techniques combinées de filage électrostatique, de vissage et de gel - dégel (Figure 1).La régulation des propriétés physico - chimiques des films d'Hydrogel Composite fibreux (épaisseur de 5 microns à millimètres; module de quelques kilopascals à quelques dizaines de mégapascals) est réalisée par régulation du temps de filage électrostatique, du temps de spin - Coating et du nombre de gels - dégel.Par example, l'augmentation du temps de filage permet d'améliorer considérablement les propriétés mécaniques d'un film Hydrogel Composite fibreux;Amélioration de la vitesse de spin Coating, favorable à la réduction de l'épaisseur du film d'Hydrogel Composite fibreux;Augmenter le nombre de gel - dégel peut améliorer le module de l'Hydrogel lui - même.L'Hydrogel Composite fibreux a une excellente résistance mécanique et un film d'Hydrogel de seulement 7 microns d'épaisseur peut facilement contenir des objets pesant 20 G.De plus, le réseau fibreux enseveli permet d'inhiber efficacement l'amplification des fissures résultant de la concentration des contraintes, conférant au film d'Hydrogel Composite fibreux une excellente résistance à la déchirure (Figure 2). 

Figure 1 conception et préparation d'Hydrogel Composite fibreux

Figure 2 propriétés mécaniques du film Hydrogel Composite fibreux

Les matériaux Hydrogels conventionnels présentent l'inconvénient d'être sujets à la perte d'eau et, lorsqu'ils sont exposés à l'air pendant une longue période, ils désactivent le système Hydrogel en raison de l'évaporation de l'humidité du système.L'étude a donné au système d'Hydrogel Composite une excellente résistance à la perte d'eau en incorporant du glycérol comme agent de rétention d'eau dans le système d'Hydrogel Composite fibreux.Après sept jours d'exposition à l'air, il a encore une excellente flexibilité.De plus, afin d'améliorer la conductivité de l'Hydrogel Composite fibreux, le système glycérol / NaCl permet à l'Hydrogel Composite fibreux de maintenir à long terme des propriétés de conductivité élevées dans l'air (Figure 3).

Figure 3 propriétés anti - perte d'eau du film Hydrogel Composite fibreux

Grâce aux propriétés ultra - douces et ultra - minces du film Hydrogel Composite fibreux, qui permet un collage sans couture sur une grande variété de surfaces rugueuses différentes, ses propriétés mécaniques largement réglables permettent un ajustement parfait des modules de presque tous les tissus mous biologiques tels que le cerveau, le foie, le cœur, les poumons et la peau, qui peuvent accompagner les tissus dans la déformation sans endommager les tissus,Matériau idéal pour la construction de dispositifs bioélectroniques flexibles (Figure 4). 

Figure 4 propriétés de flexibilité et d'adhérence du film Hydrogel Composite fibreux

Les bioélectrodes de type adhérent construites à partir d'un Hydrogel Composite fibreux à base de système glycérol / NaCl présentent un rapport signal / bruit et des propriétés d'utilisation à long terme supérieurs à ceux des électrodes gel commerciales.L'exposition à long terme (48h) à l'air des électrodes en gel commerciales peut perdre ses performances en raison de la perte d'eau, l'électrode en Hydrogel Composite fibreux du système glycérol / NaCl maintient toujours un bon rapport signal / bruit après 7 jours, ce qui peut permettre l'acquisition de signaux myoélectriques humains.Les électrodes en Hydrogel Composite fibreux du système glycérol / NaCl sont utilisées pour détecter les signaux myoélectriques humains, ce qui permet de surveiller les signaux électriques musculaires dans différentes postures d'exercice et à différentes intensités d'exercice (Figure 5).

Figure 5 électrode en Hydrogel Composite fibreux pour la surveillance du signal myoélectrique humain

Les chercheurs ont développé une nouvelle stratégie pour la préparation d'Hydrogels composites ultra - doux, ultra - minces et mécaniquement renforcés en enveloppant un réseau de fibres électrofilées dans un Hydrogel.Le travailleur