本發(fā)明涉及醫(yī)用導(dǎo)電材料，具體地，涉及一種原位導(dǎo)電生物凝膠及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、軟導(dǎo)電材料在智能醫(yī)療設(shè)備、能源應(yīng)用和腦-機(jī)接口中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在醫(yī)療保健中，軟導(dǎo)電材料的典型應(yīng)用涉及電生理信號(hào)的采集，例如心電圖(ecg)和肌電圖(emg)的檢測(cè)。

2、常見的軟導(dǎo)電材料包括導(dǎo)電彈性體、水凝膠、有機(jī)水凝膠等。然而，目前這些導(dǎo)電膠材料的配方導(dǎo)致形成固體，往往造成導(dǎo)電材料與皮膚之間的界面較弱，結(jié)合不充分，從而導(dǎo)致信噪比(snr)較低。

3、此外，初呈液體狀態(tài)的導(dǎo)電凝膠，有效解決了固體凝膠中存在的密合性不足的問題。然而，在膠化后，這些導(dǎo)電凝膠通常面臨脆弱性、與皮膚的附著力較弱以及信噪比低等問題。這些因素顯著影響了準(zhǔn)確和長期的檢測(cè)，特別是在涉及機(jī)械應(yīng)力的條件下，例如通過肌電信號(hào)進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)。

4、因此，迫切需要一種創(chuàng)新的配方和方法，以創(chuàng)建一種具有高機(jī)械性能、強(qiáng)附著力、高導(dǎo)電性和低信噪比的原位凝膠液體生物凝膠。這種生物凝膠將對(duì)增強(qiáng)心電圖(ecg)和肌電圖(emg)信號(hào)的檢測(cè)至關(guān)重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供了一種原位導(dǎo)電生物凝膠，具有高機(jī)械性能、強(qiáng)附著力、高導(dǎo)電性和低信噪比，對(duì)增強(qiáng)心電圖(ecg)和肌電圖(emg)信號(hào)的檢測(cè)至關(guān)重要。

2、本發(fā)明第一方面提供了一種原位導(dǎo)電生物凝膠，由以下原料制備而得：明膠、導(dǎo)電聚合物、深共晶溶劑、及去離子水；所述明膠、導(dǎo)電聚合物、深共晶溶劑、去離子水的質(zhì)量比為(1-100):1:(0.5-100):(1-300)。

3、在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，所述導(dǎo)電聚合物為pedot：pss、pani、ppy中的至少一種。

4、在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，所述導(dǎo)電聚合物為pedot：pss。

5、在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，所述深共晶溶劑包括氫鍵供體和氫鍵受體，所述氫鍵供體為甘油、尿素、乙二醇、香草酸、癸二酸、乙酰胺、苯酚、苯甲酰胺、苯甲酸、丙二酸、硫脲、琥珀酸、1,3-二甲基尿素、草酸、乳酸、檸檬酸、葡萄糖、1-甲基尿素、1,1-二甲基尿素、1,4-丁二醇、癸酸、果糖、三乙二醇、十二烷酸、薄荷醇、百里香酚、1-萘醇中的至少一種；

6、所述氫鍵受體為氯化膽堿、乳酸、碳酸膽堿、2-(氯碳酸氧基)-n,n,n-三甲基乙烯胺氯化物、芐基三苯基磷鹽氯化物、利多卡因、脯氨酸、組氨酸、煙酸、甜菜堿和四甲銨氯化物中的至少一種。

7、在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，所述深共晶溶劑由甘油和氯化膽堿組成。

8、在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，所述明膠與導(dǎo)電聚合物的質(zhì)量比為(1～100)：1。

9、在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，所述甘油與明膠的質(zhì)量比為1：(0.1～10)。

10、在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，所述甘油與氯化膽堿的質(zhì)量比為1：(0.1～10)。

11、本發(fā)明第二方面提供了上述原位導(dǎo)電生物凝膠的制備方法，包括以下步驟：

12、s1、將深共晶溶劑中的氫鍵供體、導(dǎo)電聚合物及去離子水混合，得到第一混合物；

13、s2、將明膠引入第一混合物中，在高溫下溶解混合，得到第二混合物；

14、s3、將深共晶溶劑中的氫鍵受體加入第二混合物中，在高溫烘箱中放置處理4-8小時(shí)，消除殘留氣泡，得到第三混合物；

15、s4、將所得第三混合物放入烘箱中烘干處理4-8小時(shí)，去除水分，得到原位生物凝膠。

16、在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，步驟s1具體包括：將深共晶溶劑中的氫鍵供體與去離子水混合，再加入深共晶溶劑中的氫鍵供體混合，得到第一混合物；

17、或，

18、步驟s1具體包括：將導(dǎo)電聚合物與去離子水混合，再加入深共晶溶劑中的氫鍵供體混合，得到第一混合物。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的實(shí)施例具有如下的有益效果：

20、1、本發(fā)明一實(shí)施例提供的原位導(dǎo)電生物凝膠具有高機(jī)械性能、強(qiáng)附著力、高導(dǎo)電性和低信噪比，對(duì)增強(qiáng)心電圖(ecg)和肌電圖(emg)信號(hào)的檢測(cè)至關(guān)重要。

21、2、本發(fā)明一實(shí)施例提供的原位導(dǎo)電生物凝膠中，在心電圖(ecg)和肌電圖(emg)信號(hào)檢測(cè)方面表現(xiàn)出優(yōu)于現(xiàn)有商業(yè)生物凝膠的性能。顯然，本發(fā)明提供的原位生物凝膠具有巨大的工業(yè)應(yīng)用潛力。

22、3、本發(fā)明一實(shí)施例提供的原位導(dǎo)電生物凝膠中，導(dǎo)電聚合物為pedot：pss，氫鍵供體為甘油，氫鍵受體為氯化膽堿。pedot：pss有助于提高電子導(dǎo)電性，而氯化膽堿與甘油的結(jié)合形成深共晶溶劑，從而建立離子導(dǎo)電性。明膠有助于原位凝膠特性和附著力。特別地，由pedot：pss和明膠形成的半互穿網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)了機(jī)械強(qiáng)度，這些綜合特性顯著提高了心電圖(ecg)和肌電圖(emg)檢測(cè)的效率。

23、4、本發(fā)明一實(shí)施例提供的原位導(dǎo)電生物凝膠制備方法簡單，原料低廉，制造過程無污染，有利于大規(guī)模生產(chǎn)，具有巨大的工業(yè)應(yīng)用潛力。

技術(shù)特征：

1.一種原位導(dǎo)電生物凝膠，其特征在于，由以下原料制備而得：明膠、導(dǎo)電聚合物、深共晶溶劑、及去離子水；所述明膠、導(dǎo)電聚合物、深共晶溶劑、去離子水的質(zhì)量比為(1-100):1:(0.5-100):(1-300)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位導(dǎo)電生物凝膠，其特征在于，所述導(dǎo)電聚合物為pedot：pss、pani、ppy中的至少一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的原位導(dǎo)電生物凝膠，其特征在于，所述導(dǎo)電聚合物為pedot：pss。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位導(dǎo)電生物凝膠，其特征在于，所述深共晶溶劑包括氫鍵供體和氫鍵受體，所述氫鍵供體為甘油、尿素、乙二醇、香草酸、癸二酸、乙酰胺、苯酚、苯甲酰胺、苯甲酸、丙二酸、硫脲、琥珀酸、1,3-二甲基尿素、草酸、乳酸、檸檬酸、葡萄糖、1-甲基尿素、1,1-二甲基尿素、1,4-丁二醇、癸酸、果糖、三乙二醇、十二烷酸、薄荷醇、百里香酚、1-萘醇中的至少一種；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的原位導(dǎo)電生物凝膠，其特征在于，所述深共晶溶劑由甘油和氯化膽堿組成。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的原位導(dǎo)電生物凝膠，其特征在于，所述明膠與導(dǎo)電聚合物的質(zhì)量比為(1～100)：1。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的原位導(dǎo)電生物凝膠，其特征在于，所述甘油與明膠的質(zhì)量比為1：(0.1～10)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的原位導(dǎo)電生物凝膠，其特征在于，所述甘油與氯化膽堿的質(zhì)量比為1：(0.1～10)。

9.權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的原位導(dǎo)電生物凝膠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的原位導(dǎo)電生物凝膠的制備方法，其特征在于，步驟s1具體包括：將深共晶溶劑中的氫鍵供體與去離子水混合，再加入深共晶溶劑中的氫鍵供體混合，得到第一混合物；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種原位導(dǎo)電生物凝膠及其制備方法，該原位導(dǎo)電生物凝膠由以下原料制備而得：明膠、導(dǎo)電聚合物、深共晶溶劑、及去離子水；所述明膠、導(dǎo)電聚合物、深共晶溶劑、去離子水的質(zhì)量比為(1?100):1:(0.5?100):(1?300)。本發(fā)明提供的原位導(dǎo)電生物凝膠具有高機(jī)械性能、強(qiáng)附著力、高導(dǎo)電性和低信噪比。本發(fā)明提供的原位導(dǎo)電生物凝膠制備方法簡單，原料低廉，制造過程無污染，有利于大規(guī)模生產(chǎn)，具有巨大的工業(yè)應(yīng)用潛力。

技術(shù)研發(fā)人員：趙燦燦,李天,王旭東
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6