Adv. Funct. Mater.: 基于仿贻贝二维纳米导电聚合物的自黏附水凝胶生物柔性电子

基于受海洋生物贻贝启发的儿茶酚化学粘附水凝胶，由于具有超强的粘附性能而引起研究者的高度关注。贻贝通过分泌具有还原活性的蛋白，用来维持粘附蛋白上的醌基和儿茶酚基团的动态平衡，来保持持久粘附的能力。聚多巴胺具有与贻贝粘附蛋白相似的分子结构，富含具有氧化还原活性的基团醌基/儿茶酚官能团。在自然界中，最常见的氧化还原反应发生在绿色植物叶绿体的光合作用中，其中醌基作为电子受体起到重要作用。受光合作用启发，研究者已经开发出基于醌基的导电聚合物用于能量的传输和储存。因此，将醌或其衍生物与导电聚合物结合，为构建具有柔性和黏附性的水凝胶生物电子提供了新的途径。

西南交通大学鲁雄教授团队受自然界氧化还原反应的启发，提出了一种基于多巴胺（PDA）功能化氧化石墨烯模板（PSGO）的绿色、高效、低成本策略来设计具有亲水性、导电性和氧化还原活性的“类三明治结构”的聚乙撑二氧噻吩导电高分子纳米片（PSGO-PEDOT）。该纳米片可以作为导电填料制备具有超拉伸性、导电性和持久粘附性的水凝胶。与之前报道的纳米填料相比，PSGO-PEDOT纳米片具有以下优点。首先，PSGO-PEDOT纳米片能够赋予水凝胶高的导电性。其次，纳米片中含有丰富的亲水基团，具有良好的水分散性，因此，纳米片可以均匀分散在化学交联的水凝胶网络中，并形成物理相互作用，二者协同赋予水凝胶良好的柔韧性和拉伸性。第三，纳米片具有氧化还原活性，其应能够保留足够多的儿茶酚基团并赋予水凝胶持久的粘附性。在PSGO-PEDOT纳米片中，PDA和PEDOT将能够形成电子供体和受体的配对，这将能够有效促进PDA醌基和儿茶酚基团之间的氧化还原反应的动态平衡，使PSGO-PEDOT纳米片中保留大量的儿茶酚官能团。综上，该研究提出了一种绿色高效低成本的方法利用仿贻贝策略制备具有氧化还原活性的PSGO-PEDOT纳米片，并可以作为多功能纳米填料用来制备用于可穿戴和可植入生物电子的导电、超拉伸、粘附水凝胶。

该研究成果以“Graphene oxide-templated conductive and redox-active nanosheets incorporated hydrogels for adhesive bioelectronics”为题在线发表于《Advanced Functional Materials》。论文第一作者为在读博士研究生甘东林和硕士研究生黄自强，论文的通讯作者为鲁雄教授和谢超鸣副教授。该研究得到了国家重点研发计划，国家自然科学基金等项目支持。

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