基于导电水凝胶的表皮传感器被认为在弥合人机之间的差距以实现个性化医疗方面具有广阔的前景。然而，在用于超灵敏人机界面的基于水凝胶的表皮传感器中同时实现高灵敏度、宽传感范围和可靠的循环稳定性，以及出色的抗膨胀能力和近红外 (NIR) 光触发解离，仍然具有挑战性和药物释放以进一步智能按需光热疗法。在此，介绍了精心制作的、高度可拉伸和抗膨胀的 MXene 水凝胶轻松制备柔性多功能表皮传感器。它具有高灵敏度、宽传感范围（高达 350% 应变）和可靠的重现性，可实现超灵敏人机界面。它对水凝胶表现出优异的抗溶胀能力，避免因过度肿胀而扩大伤口，从而进一步可靠地治疗伤口。此外，它还具有良好的生物相容性和强大的光热性能，可用于医疗监测后的智能光热治疗。同时，在长时间的近红外光照射下，可以触发传感器软化并部分解离，温度敏感的低熔点琼脂转变为溶胶状态，并在水凝胶中部分解离，释放负载的药物。协同杀菌和高效促进伤口愈合的需求。它具有良好的生物相容性和强大的光热性能，可用于医疗监测后的智能光热治疗。同时，在长时间的近红外光照射下，可以触发传感器软化并部分解离，温度敏感的低熔点琼脂转变为溶胶状态，并在水凝胶中部分解离，释放负载的药物。协同杀菌和高效促进伤口愈合的需求。它具有良好的生物相容性和强大的光热性能，可用于医疗监测后的智能光热治疗。同时，在长时间的近红外光照射下，可以触发传感器软化并部分解离，温度敏感的低熔点琼脂转变为溶胶状态，并在水凝胶中部分解离，释放负载的药物。协同杀菌和高效促进伤口愈合的需求。
Fig 1. a) Ti3AlC2（MAX 相）、b) 未剥离的 MXene (Ti3C2Tx ) 和 c) 充分剥离的 MXene 纳米片的扫描电子显微镜 (SEM) 图像。d）MXene纳米片的透射电子显微镜（TEM）图像。e) MXene 水凝胶的数码照片。f) 冷冻干燥的 MXene 水凝胶的 SEM 图像。
Fig 2. 基于 MXene 水凝胶的表皮传感器响应全面人体运动的相对电阻变化。传感器对大规模人体运动的感应响应，例如 a) 不同角度的手指弯曲和 b) 肘部弯曲。传感器对小规模人体运动的感应响应，例如 c) 手腕脉搏和 d) 吞咽。
Fig 3. 用于监测电生理信号的灵活多功能 MXene 水凝胶表皮传感器。a) 无线 ECG 测量设置示意图。b) 无线测量的 ECG 信号。c) EMG 检测设置示意图：(I) 初始，(II) 握紧拳头后。d) 由 MXene 水凝胶电极和不含 MXene 的商用水凝胶电极测量的 EMG 信号（I，初始；II，握紧右拳后）。e) I) 在抓住弹性球时检测前臂上的 EMG 信号。II) 肌电信号幅度随握力增加的变化。
Fig 4. 用于智能人机界面的灵活多功能 MXene 水凝胶表皮传感器。a) 传感器安装在机械手的手指上，由志愿者的手通过佩戴无线体感手套进行无线控制，用于检测 b) 手指弯曲以显示“胜利”的手势和 c) 表示抓取网球。
Fig 5. a) 打孔前由志愿者无线控制的机器人设置照片。插图：安装在机器人手臂上的传感器的放大图像。b) 打孔后由志愿者无线控制的机器人设置照片。插图：安装在机器人手臂上的传感器的放大图像，在机器人的冲压运动下被拉伸。c) 组装好的无线传输装置示意图。d) 手机捕获的实时传感响应，用于无线检测机器人的冲压动作。
Fig 6. a) PBS、不含 MXene 的水凝胶和 MXene 水凝胶在功率强度为 0.75 W cm -2的连续 NIR 光照射下的实时红外热图像，和 b) 相应的温度变化曲线与实验室温（≈20摄氏度）。c）基于 MXene 水凝胶的表皮传感器检测手腕弯曲疼痛的传感性能。d) 在 NIR 光照射下，佩戴集成了 MXene 水凝胶传感器的腕带时手腕弯曲的照片和红外热图像。e）基于 MXene 水凝胶的表皮传感器检测光热治疗后手腕弯曲的传感性能。
Fig 7. a）在不同功率密度的 NIR 光（808 nm）照射下，基于柔性 MXene 水凝胶的表皮传感器的时间依赖性温度曲线。b） ΔT（ΔT表示从实验室温（≈20℃）到平衡温度的温度变化）与NIR光功率密度之间关系的拟合曲线。c) MXene 水凝胶基表皮传感器在可逆 NIR 光切换下的循环加热性能（0.75 W cm -2). d) MXene水凝胶在长期近红外光照射下药物释放的示意图。插图显示了在装有 pH 7.2 PBS 溶液的塑料比色皿中载有抗生素 (CE) 的 MXene 水凝胶的光学照片。e) 光控温度升高和药物 (CE) 从 MXene 水凝胶中释放曲线，以响应循环温度交替以及循环 NIR 光照射。f) MXene 水凝胶 + 抗生素 (CE) 组活菌落的代表性图像，没有和有 NIR 照射（0.75 W cm -2，10 分钟）。g) 用 MXene 水凝胶 + 抗生素 (CE) + NIR 处理的伤口的代表性照片。
相关研究工作由北京化工大学Liqun Zhang和Pengbo Wan课题组于2023年在线发表在《Advanced Funvtional Materials》期刊上，原文：Flexible Antiswelling Photothermal-Therapy MXene Hydrogel-Based Epidermal Sensor for Intelligent Human–Machine Interfacing。
转自《石墨烯研究》公众号
