广以开发新型水凝胶用于高保真无线电生理监测

1月20日，记者从广东以色列理工学院（以下简称广以）获悉，该校化学工程专业大三学生李乐祺、叶辛元以第一作者身份受明胶温度相转变特性的启发，创造性地开发出一种可涂抹、快速成胶且高粘附性的导电水凝胶，专用于高保真无线电生理监测。相关成果发表于《微尺度》（Small）。

“他们能够在大三阶段就以第一作者的身份发表高水平论文，这证明了年轻学生在科研中的潜力。”论文通讯作者、广以化工系副教授王燕表示，该水凝胶能在与皮肤接触的短短15秒内迅速成胶，不仅成功克服了传统水凝胶在毛发覆盖区域难以稳固附着的难题，还避免了因等待成胶而引发的不适。

李乐祺（左）、叶辛元（右）与王燕（中）合影。广以供图

高保真生理电信号监测技术在医疗诊断和脑科学研究中极为重要，其关键在于开发适应性强、贴合良好的电极接口。水凝胶因其与皮肤组织相似的机械特性和高生物相容性而成为理想材料。然而，在多毛皮肤上的应用却一直是个难题，密集毛发可能妨碍电极附着，从而影响电信号采集的稳定性。为解决此问题，涂抹式水凝胶原位成胶策略被提出，但成胶慢及需额外设备辅助等问题仍存。

针对该科学问题，广以学子创造性地开发出一种可涂抹、快速成胶且高粘附性的导电水凝胶。该创新设计不仅增强了水凝胶的粘附力，还具有优异的导电性能和机械强度，无需额外固定即可稳固贴合在皮肤或头皮上，实现长时间的电生理信号采集。

该水凝胶电极材料通过独特的流体-凝胶相转变特性，能在与皮肤接触时渗透头皮毛发并形成共形界面，确保日常活动中连续、无干扰的心电图和高分辨率的睡眠脑电图信号监测。该设计显著提升了监测的信号质量，在家庭便捷健康监测中具有广阔的应用前景。

据介绍，乐祺在大一下学期便加入了王燕团队，她利用在《生化酶导论》课程中学习的蛋白质等电点（pI）理论，调整了水凝胶体系的pH值，使其接近明胶的pI点，从而优化了成胶条件，以适应原位涂抹式的水凝胶应用。而辛元在大二上学期加入该团队，他认为平日所学的专业知识在该项目中“功不可没”。

在科研过程中，乐祺和辛元不仅勤于向师长求教，还善于自学。乐祺认为，此次科研经历让她体会到批判性思维的重要性，“只有学会分析和评估信息的可靠性，才能在面对复杂的研究挑战时，更好地做出判断和决策。”辛元则强调，科研需要耐心与毅力，每一次失败都是宝贵的学习机会，而准确描述实验与结果则是科研沟通中的关键。

“他们展现了出色的学术能力、探索精神和自我驱动力。这种对科学研究的热爱和执着，恰恰是未来科研工作的核心素养。”王燕对两位学子的科研表现给予充肯定。

相关论文信息：https://doi.org/10.1002/smll.202407996