中國領(lǐng)導(dǎo)的一個科學(xué)家團隊表示，他們已經(jīng)開發(fā)出一種高導(dǎo)電性的3D打印墨水，可以在水凝膠中構(gòu)建電路，從而制造出可用于監(jiān)測心率和刺激神經(jīng)的設(shè)備。

據(jù)研究人員稱，用于信用卡和寵物微芯片的射頻識別(RFID)芯片也可以添加到果凍狀的水凝膠中，用來存儲醫(yī)療記錄等信息。他們在一篇文章中寫道：“水凝膠電子產(chǎn)品的柔軟性和高含水量使其在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用方面極具前景。”

中國和新加坡的研究團隊表示：“這種方法給用于診斷、治療設(shè)備的3D水凝膠電子產(chǎn)品開辟了新的設(shè)計可能性。”

目前是澳大利亞阿德萊德大學(xué)博士后研究員的第一作者表示，3D結(jié)構(gòu)可以在水凝膠中以自由的形式打印，這與傳統(tǒng)的3D打印不同，傳統(tǒng)的3D打印是一層一層地構(gòu)建物體。“我們可以在沒有外部支持的情況下在3D空間中構(gòu)建電路”。

水凝膠是一種含有大量水分的親水聚合物網(wǎng)絡(luò)，類似于生物組織。如果用水凝膠制造電子設(shè)備，還需要包含有彈性、導(dǎo)電和其他功能材料。

在這項研究中，研究人員用水凝膠作為支撐基質(zhì)，用導(dǎo)電性能最好的金屬銀制成墨水，制造出了水凝膠電子產(chǎn)品。最終的結(jié)果是，這個電子產(chǎn)品可以被拉伸、扭曲或壓縮，并能恢復(fù)到原來的形狀。

該團隊用3D打印的心電圖電極記錄了心臟的電活動，并發(fā)現(xiàn)這些信號的分辨率比市場上現(xiàn)有的電極更高。

他們還打印了一個毫米級的電極來刺激老鼠的坐骨神經(jīng)，并觸發(fā)它們后肢的運動。根據(jù)這項研究，水凝膠裝置引起了77度角的運動，遠遠超過了相同電壓下傳統(tǒng)離子導(dǎo)電電極的10度運動。

研究人員寫道:“這些結(jié)果顯示了印刷銀水凝膠電極優(yōu)于使用離子導(dǎo)電材料電極的電刺激能力。這一切可以歸因于組織和3D打印電極之間緊密的共形界面，以及我們的AG水凝膠墨水的高導(dǎo)電性?！?/p>

神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)出電信號告訴肌肉運動。研究人員說，這項技術(shù)可能會幫助那些由于疾病或事故而需要外部電刺激神經(jīng)的人。

該團隊制作了一種水凝膠RFID設(shè)備，可以承受拉伸，并被商用RFID閱讀器檢測到。第一作者表示，它可以作為一種可穿戴設(shè)備，用于寵物或農(nóng)場動物的身份識別，也可以用于生病或需要輕松閱讀醫(yī)療記錄的人。

他說，下一步是測試這種水凝膠在動物體內(nèi)植入物的持久性、穩(wěn)定性和安全性，實驗測試為期數(shù)月甚至數(shù)年?！爱?dāng)植入物被移除時，我們會檢查它是否會造成疤痕或炎癥。我們希望證明水凝膠比其他材料更具生物相容性。在確保其安全的同時，我們將探索更多的潛在應(yīng)用。”