對於新一代生物電子及可穿戴醫療裝置的發展,開發能夠在人體上可靠運作的柔性材料是至關重要,這類材料需要能夠舒適地貼合皮膚,同時具備足夠的耐用性以應付日常使用。然而,目前許多柔性材料容易受損,實際應用因而受限。
香港大學(港大)工程學院機械工程系徐立之教授領導的研究團隊,研發出一種新型離子凝膠,該材料柔軟且強韌,具備足夠的機械強度以承受較大的外力,適用於穿戴式及生物醫療裝置,為解決現存的挑戰提供了新方向。
該離子凝膠可承受超過自身重量5,000倍的負載,其強度可媲美部分塑膠材料,同時仍適合與人體進行貼合接觸,其優異性能是透過微觀相界面工程實現。
徐立之教授表示:「關鍵在於加強材料內不同組分之間的相互作用,這種界面工程能顯著提升材料的機械性能,對實際生物醫療應用具有重要意義。」
除了機械強度外,該材料亦適用於可穿戴感測應用。研究團隊發現這材料可準確記錄心電(ECG)及肌電(EMG)等生理訊號,其性能與商用裝置相當。
論文第一作者張賀博士表示:「離子凝膠非常適合用於可穿戴及生物醫療裝置,因為這材料能在實際應用環境中保持穩定性能。」他補充:「該材料同時具備抗乾燥、透氣、抗菌及離子導電特性,非常適用於皮膚電子裝置。」
在本研究中,團隊亦開發出一種基於該材料的智能電子敷料,可同時實現藥物釋放、電刺激及抗菌功能。在動物實驗中,該智能電子敷料能有效加快傷口癒合並減少炎症反應。
相關研究已發表於《科學進展》(Science Advances),論文題為 “High-strength and fracture-resistant ionogels via solvent-tailored interphase cohesion in nanofibrous composite networks”。
論文連結:
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aea6883
研究團隊網站:
https://xulizhi.hku.hk
關於徐立之教授
徐立之現為香港大學機械工程學系副教授。他於2009年在北京航空航天大學 獲得應用物理學學士學位,並於2014年在伊利諾伊大學厄巴納香檳分校(University of Illinois Urbana-Champaign)取得材料科學與工程博士學位。2015年至2018年間,他在密西根大學從事博士後研究工作,其後加入香港大學。他的研究領域包括仿生材料、軟性電子學、生物醫學裝置及微納米製造技術。徐教授主導研發了一種新型自組裝仿生複合材料,用於構建人工軟組織及多種生物集成裝置。他近年屢獲殊榮,包括2025年度國家自然科學基金青年科學基金(B類)、2024年港大傑出青年研究員獎、2024年iCANX青年科學家獎及2023年《微系統與納米工程》青年科學家獎,以表彰其科研貢獻。
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