基于离子动力学的汗液指纹识别技术：喷墨打印有机电化学晶体管阵列的研究 学术背景 汗液作为一种非侵入性的生物标志物，蕴含着丰富的生理信息，能够反映人体的健康状况，如水分平衡、疾病标志物等。然而，汗液成分复杂，包含多种离子和分子，传统的汗液监测设备通常依赖于具有特定生物识别元件（如离子选择性膜和酶）的传感器，这些传感器需要通过复杂的化学修饰来选择性结合特定的离子或分子。然而，这种复杂的化学修饰过程可能导致信号漂移和干扰，限制了其广泛应用。为了解决这一问题，研究者提出了一种基于离子动力学的汗液指纹识别策略，结合喷墨打印的有机电化学晶体管（Organic Electrochemical Transistor, OECT）阵列和人工智能算法，实现了对汗液成分的高效检测和分析。 论文来源 该研究由来自P...

研究揭示硅橡胶电气跟踪降解机制的前沿科学新闻 背景介绍：研究动机及问题 随着电力传输和配电系统的快速发展，高分子复合绝缘子已逐渐取代传统玻璃和陶瓷绝缘子，成为户外高压输电领域中的首选材料。这其中，基于硅橡胶的复合绝缘子因其重量轻、耐热性高、化学稳定性佳及疏水性能（hydrophobicity）的优秀表现，备受工程界的青睐。它们不仅在生产安装过程中具有较高的性价比，同时也能在长期运行中表现出优越的抗老化特性。然而，这些绝缘材料在实际的运行条件下会因受电气和环境应力（例如高电压、多变的天气因素、盐雾腐蚀等）的影响而逐渐退化，最终可能导致设备的失效甚至电网故障。因此，深入了解硅橡胶材料的退化机制，研究其材料结构随退化发生的重要变化，具有重要的科学意义和应用价值。 为了应对这一问题，本文研究基于实际...

新型心脏瓣膜瓣叶设计：基于高刚度聚合物材料与仿生运动学的研究 学术背景 心脏瓣膜疾病是全球范围内的重要健康问题，每年有超过85万患者需要接受心脏瓣膜置换手术。目前，临床上使用的心脏瓣膜主要分为两类：机械瓣膜和生物瓣膜。机械瓣膜由碳或钛制成，具有较长的耐久性，但其血液动力学性能较差，容易引发血流空化现象，且患者需要终身服用抗凝药物。生物瓣膜则由牛或猪的心包组织制成，虽然不需要长期抗凝治疗，但其耐久性较差，通常在长期使用后会出现瓣膜退化和结构性失效。因此，开发一种既能提供长期耐久性，又具有良好血液动力学性能的新型心脏瓣膜成为当前研究的重点。 近年来，全聚合物心脏瓣膜（PHV）因其材料设计的灵活性和制造工艺的简便性而受到关注。然而，现有的聚合物瓣膜在生物稳定性和耐久性方面仍存在不足。本研究旨在探索...

抗菌凝胶结合电纺聚乙烯醇纤维用于酶控活性氧释放的研究 学术背景 皮肤是人体抵御感染的第一道防线，而伤口的出现会破坏这一屏障，增加感染风险。随着抗生素耐药性的增加，开发新型抗菌疗法变得尤为重要。传统的抗生素疗法不仅可能导致耐药性，还可能引发副作用，如细胞和器官毒性、过敏反应以及对肠道微生物组的负面影响。因此，局部抗菌治疗成为了一种更优的选择，尤其是将抗菌剂整合到伤口敷料中，以提高其有效性并减少毒性。 近年来，活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）如过氧化氢（H2O2）因其抗菌特性而受到关注。ROS不仅能够杀死病原体，还在伤口愈合的各个阶段发挥重要作用。然而，如何实现ROS的持续释放并确保其在伤口局部的有效浓度，仍然是一个挑战。为此，研究人员开发了一种名为RO-101...

全聚合物电致变色显示器的研究进展：基于N掺杂透明导电聚合物的创新应用 背景与研究意义 显示技术在现代社会中无处不在，从消费电子到医疗设备，再到可穿戴技术，显示器的应用范围不断扩大。然而，传统发光型显示器（如OLED和LCD）尽管具有鲜艳的色彩和高分辨率，但也存在高能耗和长期使用引发的视疲劳等问题。随着环保需求的增加和可穿戴设备的普及，非发光型穿透式显示技术（如电致变色显示器，Electrochromic Displays，简称ECDs）逐渐成为焦点。这些显示器通过调节自然光实现显色，而非发射光，因此能耗低、对眼睛的刺激小，且在户外应用中具备良好的可读性。然而，现有电致变色显示器的制造复杂度较高，涉及多层组件（如透明导体、离子储存材料、电解质和电致变色层）的集成。 针对上述问题，Purdue ...

基于粒子吞噬打印的软电子器件研究 学术背景 随着可穿戴设备、健康监测、医疗设备和人机交互等领域的快速发展，软电子器件（soft electronics）因其能够与生物系统无缝集成而备受关注。传统的刚性电子器件与生物组织之间存在机械性能不匹配的问题，这限制了其在生物医学领域的应用。为了解决这一问题，研究人员提出了多种策略，例如通过微结构设计（如蛇形图案和剪纸结构）赋予刚性器件宏观可拉伸性。然而，这些方法通常以牺牲电子性能为代价来换取可拉伸性。 近年来，基于聚合物电子材料的本征可拉伸器件因其高组件密度和优异的机械延展性而成为研究热点。然而，现有的材料通常需要在电子性能和可拉伸性之间进行权衡。为了克服这一挑战，研究人员尝试将功能性粒子与软聚合物结合，以创建具有类组织特性的高性能电子器件。然而，现有...

软椭球形微凝胶在气-水界面的毛细驱动自组装研究 研究背景 在流体界面（如气-水界面）上，胶体颗粒的吸附会引发界面变形，进而产生各向异性的界面介导相互作用，并形成超结构。特别是软性椭球形微凝胶由于其可调节的长宽比、可控的功能性和柔软性，成为研究自发毛细驱动自组装的理想模型。微凝胶通常由聚苯乙烯（PS）核心和交联的荧光标记的聚（N-异丙基甲基丙烯酰胺）（PNIPMAM）外壳组成。通过单轴拉伸嵌入聚乙烯醇（PVA）薄膜中的颗粒，可以精细调节其长宽比（aspect ratio, ）。研究表明，长宽比的变化范围从1到8.8，这些微凝胶在气-水界面上的自组装行为通过荧光显微镜、理论计算和计算机模拟进行了研究。随着长宽比的增加，微凝胶的自组装从看似随机的结构转变为紧凑的簇，最终形成长链状的侧向组装。PN...

无线可注射超声传感器用于颅内信号监测 背景介绍 颅内生理状态的直接、精确监测对于损伤的划分、预后评估以及疾病的预防具有极其重要的意义。然而，传统的有线临床设备，如经皮导线，虽然在数据采集的准确性方面表现出色，但却存在感染风险、病人活动受限以及在移除过程中可能面临的手术并发症等问题。无线植入设备提供了更大的操作自由度，却在检测范围有限、降解性能差以及在人体内缩小尺寸方面存在诸多挑战。 论文来源 本文由来自华中科技大学、南洋理工大学、新加坡科学技术研究局及武汉同济医学院等多个研究所的研究人员联合撰写，发表在《Nature》期刊2024年6月6日的第630卷上。本文的主要作者包括Hanchuan Tang, Yueying Yang, Zhen Liu, Wenlong Li, Yipeng Zh...

神经细胞生长糖胺聚糖水凝胶促进严重创伤性脑损伤后的功能恢复 创伤性脑损伤（TBI）是一种严重的神经系统疾病，其治疗的复杂性多年来困扰着医学界。创伤性脑损伤不仅会导致患者立即的神经功能丧失，还会引起长时间的组织萎缩，导致长期残疾。为了解决这一问题，研究者们一直在探索如何促进脑组织的修复与功能恢复。本次，我们将介绍《neuritogenic glycosaminoglycan hydrogels promote functional recovery after severe traumatic brain injury》这篇发表在Journal XX上的研究论文。 一、研究背景与目的 创伤性脑损伤（TBI）分为轻度、中度和重度，而严重创伤性脑损伤（sTBI）不仅引发神经细胞的快速死亡，还导致脑...

修整螺旋体：一种具高精度，大工作空间和顺应性相互作用的软结构 背景介绍 近年来，受生物启发，许多研究人员逐渐偏离了传统刚性机器人范式，转向包含顺应性材料和结构的设计。象鼻是这种软体机器人愿景的一个典型代表，它具备无与伦比的可控性和工作空间，同时由于其顺应性为大象提供了多功能的工具。然而，即便是迄今为止最杰出的软体机器人也未能完全匹敌这些自然界的表现，尤其是在接近或超过1米规模的系统中。 面对这一局限性，本研究通过利用建筑材料（architectured structures）提出解决方案。这些结构通过几何形状而非材料属性来调整其物理特性，不同于通过内部微结构或复合材料定制特性的超材料（meta-materials），建筑材料利用均匀材料的空间异质性，可以实现简单、低复杂度的单一材料制造，同时...