廣以開發新型水凝膠用于高保真無線電生理監測

1月20日，記者從廣東以色列理工學院（以下簡稱廣以）獲悉，該校化學工程專業大三學生李樂祺、葉辛元以第一作者身份受明膠溫度相轉變特性的啟發，創造性地開發出一種可涂抹、快速成膠且高粘附性的導電水凝膠，專用于高保真無線電生理監測。相關成果發表于《微尺度》（Small）。

“他們能夠在大三階段就以第一作者的身份發表高水平論文，這證明了年輕學生在科研中的潛力。”論文通訊作者、廣以化工系副教授王燕表示，該水凝膠能在與皮膚接觸的短短15秒內迅速成膠，不僅成功克服了傳統水凝膠在毛發覆蓋區域難以穩固附著的難題，還避免了因等待成膠而引發的不適。

李樂祺（左）、葉辛元（右）與王燕（中）合影。廣以供圖

高保真生理電信號監測技術在醫療診斷和腦科學研究中極為重要，其關鍵在于開發適應性強、貼合良好的電極接口。水凝膠因其與皮膚組織相似的機械特性和高生物相容性而成為理想材料。然而，在多毛皮膚上的應用卻一直是個難題，密集毛發可能妨礙電極附著，從而影響電信號采集的穩定性。為解決此問題，涂抹式水凝膠原位成膠策略被提出，但成膠慢及需額外設備輔助等問題仍存。

針對該科學問題，廣以學子創造性地開發出一種可涂抹、快速成膠且高粘附性的導電水凝膠。該創新設計不僅增強了水凝膠的粘附力，還具有優異的導電性能和機械強度，無需額外固定即可穩固貼合在皮膚或頭皮上，實現長時間的電生理信號采集。

該水凝膠電極材料通過獨特的流體-凝膠相轉變特性，能在與皮膚接觸時滲透頭皮毛發并形成共形界面，確保日常活動中連續、無干擾的心電圖和高分辨率的睡眠腦電圖信號監測。該設計顯著提升了監測的信號質量，在家庭便捷健康監測中具有廣闊的應用前景。

據介紹，樂祺在大一下學期便加入了王燕團隊，她利用在《生化酶導論》課程中學習的蛋白質等電點（pI）理論，調整了水凝膠體系的pH值，使其接近明膠的pI點，從而優化了成膠條件，以適應原位涂抹式的水凝膠應用。而辛元在大二上學期加入該團隊，他認為平日所學的專業知識在該項目中“功不可沒”。

在科研過程中，樂祺和辛元不僅勤于向師長求教，還善于自學。樂祺認為，此次科研經歷讓她體會到批判性思維的重要性，“只有學會分析和評估信息的可靠性，才能在面對復雜的研究挑戰時，更好地做出判斷和決策。”辛元則強調，科研需要耐心與毅力，每一次失敗都是寶貴的學習機會，而準確描述實驗與結果則是科研溝通中的關鍵。

“他們展現了出色的學術能力、探索精神和自我驅動力。這種對科學研究的熱愛和執著，恰恰是未來科研工作的核心素養。”王燕對兩位學子的科研表現給予充肯定。

相關論文信息：https://doi.org/10.1002/smll.202407996