摘要：2024年12月4日，南京大学王炜教授、曹毅教授、薛斌副教授在国际知名期刊Nature Communications发表题为《Bioinspired adaptive lipid-integrated bilayer coating for enhancing
基于水凝胶的柔性传感器在医学和机器人等领域得到了广泛的应用，但它们的性能会受到水的快速蒸发的影响，从而导致灵敏度和机械耐久性下降。
尽管研究者们已探索了一些有效的解决方案，例如引入有机溶剂、电解液和弹性体复合材料，但这些方法仍然存在电导率下降、界面错位和动态条件下保护不足等问题。
2024年12月4日，南京大学王炜教授、曹毅教授、薛斌副教授在国际知名期刊Nature Communications发表题为《Bioinspired adaptive lipid-integrated bilayer coating for enhancing dynamic water retention in hydrogel-based flexible sensors》的研究论文，博士生柏鸣为论文第一作者，王炜教授、曹毅教授、薛斌副教授为论文共同通讯作者。
王炜，南京大学物理学院教授，国家杰青，长江计划特聘教授。1990年获南京大学博士学位，1992年任南京大学教授。1996年获“国家杰出青年科学基金”资助。
王炜教授的研究领域为凝聚态物理与生物交叉学科研究：蛋白质折叠、聚集动力学以及复杂相互作用下生物分子组装微结构特性；生物网络系统信息过程的物理机制和动力学特性。在Nature Struct. Biol.、PNAS、PRL和JACS等期刊上发表学术论文200余篇。
曹毅，南京大学物理学院教授，国家杰青，国家优青。2001年、2004年在南京大学获得学士（导师：陈庆民、全一武教授）、硕士学位（导师：蒋锡群教授），2004-2010年在加拿大不列颠哥伦比亚大学获博士学位并从事博士后研究（导师：李宏斌教授）。2010年担任南京大学教授。
曹毅教授的研究方向为生物物理/生物力学，在Nat. Chem.、Nat. Mater.、Nat. Nanotech.、Nat.Comm.、Sci. Adv.,PRL、JACS、Angew. Chem.等杂志以通讯作者或第一作者发表论文100余篇。
薛斌，南京大学物理学院副教授，国家优青。2012年、2017年获南京大学学士和博士学位，博士毕业后留校任教。
薛斌副教授主要的研究领域为生物物理、生物材料力学和柔性电子，在Nat.Comm.、PNAS、Natl. Sci. Rev.、Angew. Chem.、Sci. Adv.、Adv. Funct. Mater.、Adv. Sci.等杂志以通讯（共通）作者或第一（共一）作者发表论文40余篇。
受细胞膜结构的启发，作者开发了一种自适应脂质整合双层涂层（ALIBC），以增强基于水凝胶的传感器的保水性。
脂质层和长链两亲分子被用作水凝胶表面的致密涂层和锚定剂，模仿细胞膜中脂质和膜蛋白的作用，而水凝胶内聚集体中的多余脂质可以迁移到表面以防止变形下的脱水。
这种脂质整合双层涂层可防止水凝胶在静态和动态状态下的水分蒸发，而不影响其固有的柔韧性、导电性，且无细胞毒性。具有ALIBC的水凝胶传感器在体温、大幅度变形和长期动态感应条件下表现出显著增强的性能。
这项工作提出了一种通用方法，能够精确控制水凝胶和基于水凝胶的传感器的保水能力，而不损害其固有物理性质。
图1：自适应脂质整合双层涂层（ALIBC）的结构和水凝胶传感器中的保水原理
图2：ALIBC中的流体镶嵌结构和脂质迁移
图3：具有ALIBC的水凝胶的保水性能
图4：具有ALIBC的水凝胶的机械性能
图5：具有ALIBC的水凝胶基传感器的传感性能
综上，在这篇论文中，作者介绍了一种受细胞膜结构启发的自适应脂质整合双层涂层（ALIBC），用于增强水凝胶基柔性传感器的动态保水能力。结果表明，这种涂层能显著提高水凝胶在静态和动态状态下的保水性能，同时保持其固有的灵活性、导电性和无细胞毒性。
该技术有望广泛应用于医疗和机器人等领域的柔性可穿戴传感器，尤其是在需要长期稳定监测的场合。此外，它提供了一种在动态变形条件下保持水凝胶性能稳定的解决方案，对于开发新型智能材料和生物兼容性传感器具有潜在价值。
Bai, M., Chen, Y., Zhu, L. et al. Bioinspired adaptive lipid-integrated bilayer coating for enhancing dynamic water retention in hydrogel-based flexible sensors. Nat. Commun., (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-54879-7.
来源：华算科技
