【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及柔性材料，尤其是涉及一种可降解导电水凝胶及其制备方法与应用。
技术介绍
1、柔性材料的发展极大地拓展了传统刚性电子学在传感、监测和诊断等领域的应用。作为一种基于新型柔性材料的电子器件，柔性可穿戴传感器可对人体的生理信号进行感知、传递和处理，从而实现生命健康的连续监测。近年来报导的柔性传感器大多是贴合在人体表皮进行生理信号的采集，所用的柔性材料主要是柔性聚合物(如聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯等)、可拉伸弹性体(如聚二甲基硅氧烷、聚氨酯和聚丙烯酸酯等)、纺织品(如棉、丝和尼龙等)和水凝胶等。其模量与人体表皮模量不匹配、粘附性差、透气性差等问题，严重影响测量结果的准确性，极大限制了柔性传感器在人体健康监测领域的应用。
2、通过手术植入的柔性传感器可有效解决上述问题，植入的柔性传感器可以用来监测人体的生理参数(如心率、压力、温度和ph等)，从而实现监测人体健康情况和指导相关疾病治疗。然而，这些器件通常无法在体内充分降解，使用完成之后需要二次手术取出，但二次手术会增加感染的风险、对患者造成二次伤害以及增加医疗费用。
3、水凝胶作为具有三维交联网络的亲水性聚合物材料，因其优良的性能在柔性传感器领域具有巨大的应用潜力。但是，目前大部分研究为了增强水凝胶的导电性，加入大量导电聚合物。这类高分子导电聚合物通常在体内难以降解，在体内积聚，生物相容性不理想。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了提供一种可降解导电水凝胶及其制备方法与应用，
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种可降解导电水凝胶，包括甲基丙烯酰化水凝胶溶液，甲基丙烯酰化水凝胶溶液中添加有无机盐和/或导电粒子。
3、优选地，所述甲基丙烯酰化水凝胶包括甲基丙烯酰化明胶(gelma)、甲基丙烯酰化海藻酸钠(algma)、甲基丙烯酰化透明质酸(hama)、甲基丙烯酰化丝素蛋白(silma)、甲基丙烯酰化丝胶蛋白(serma)、甲基丙烯酰化壳聚糖(csma)、甲基丙烯酰化羧甲基壳聚糖(cmcsma)或甲基丙烯酰化葡聚糖(dexma)中的一种或多种。
4、优选地，所述甲基丙烯酰化水凝胶溶液浓度为2％-20％(w/v)。
5、优选地，所述甲基丙烯酰化水凝胶溶液中导电粒子的浓度为1％-50％(w/v)。
6、优选地，所述无机盐包括氯化钠(nacl)、氯化镁(mgcl2)或氯化钙(cacl2)中的一种或多种。
7、优选地，所述导电粒子包括银纳米粉、银纳米片、银纳米粒子、银纳米线、金纳米粉、金纳米粒子、金纳米线、碳纳米管或碳纳米管中的一种或多种。
8、进一步优选地，所述银纳米粉和金纳米粉的尺寸为微米级。
9、进一步优选地，所述银纳米粒子和金纳米粒子的尺寸为纳米级。
10、优选地，所述甲基丙烯酰化水凝胶溶液中还添加有光引发剂。
11、本专利技术中，所述可降解导电水凝胶为甲基丙烯酰化水凝胶溶液与无机盐或导电粒子中的一种或者多种混合后，紫外光照固化所得，厚度优选为500-1000μm。
12、进一步优选地，所述光引发剂包括苯基(2，4，6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂(lap)。
13、一种上述可降解导电水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
14、(1)将甲基丙烯酰化水凝胶冻干溶于光引发剂水溶液，避光环境下加热，期间震荡数次至冻干完全溶解，得到甲基丙烯酰化水凝胶溶液；
15、(2)向甲基丙烯酰化水凝胶溶液中添加无机盐和/或导电粒子，避光环境下加热，搅拌，静置脱气，获得所述可降解导电水凝胶。
16、优选地，步骤(1)所述光引发剂水溶液浓度为0.05％-0.5％(w/v)。
17、优选地，步骤(1)所述加热温度为30-80℃。
18、优选地，步骤(2)所述加热温度为30-80℃。
19、优选地，步骤(2)所述搅拌转速为500-5000rpm，搅拌时间为2-50min。
20、优选地，步骤(2)所述静置脱气时间为10min-120min。
21、一种上述可降解导电水凝胶的应用，将所述可降解导电水凝胶用于制备柔性传感器，柔性传感器包括可降解导电水凝胶和与可降解导电水凝胶连接的导电电极。
22、优选地，所述导电电极为包有绝缘层的金属丝。
23、进一步优选地，所述绝缘层材质为高分子聚合物。
24、更进一步优选地，所述绝缘层材质为聚酰亚胺。
25、进一步优选地，所述绝缘层厚度为10-30μm，优选为20μm。
26、进一步优选地，所述金属丝为银、铜、锌、镁、铁、钨或钼，优选为银。
27、进一步优选地，所述金属丝直径为30-100μm，优选为50μm。
28、本专利技术柔性传感器以可降解导电水凝胶为敏感导电层。
29、优选地，所述柔性传感器的可降解导电水凝胶设置在人体表皮下，所述导电电极穿过人体表皮，一端与可降解导电水凝胶连接，另一端与外界源表连接。
30、优选地，所述柔性传感器为一种非侵入式、体内可降解的柔性传感器。
31、进一步优选地，将所述可降解导电水凝胶通过微针注射到目标位置，并通过超声换能器超声，导电电极插入微针针孔位置至所述可降解导电水凝胶，紫外灯在微针区域照射固化，得到所述柔性传感器。
32、更进一步优选地，所述微针高度为500-2500μm，优选为1500μm。
33、更进一步优选地，所述超声功率为10-50w，优选为30w；超声时间为10-100s，优选为30s。
34、更进一步优选地，所述紫外灯波长为365-405nm，优选为405nm。
35、更进一步优选地，所述紫外灯功率为1-5w，优选为3w。
36、更进一步优选地，所述紫外灯在微针区域照射固化25-35s。
37、更进一步优选地，将所述可降解导电水凝胶通过微针注射到皮下，利用超声换能器在体表超声。
38、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
39、1.本专利技术使用无机盐粒子和/或导电粒子掺杂的水凝胶制作成导电水凝胶，其具有较低的模量且无毒无害。
40、2.本专利技术导电水凝胶在体内易降解，不易在体内积聚，生物相容性更为理想。
41、3.本专利技术导电水凝胶通过掺杂无机盐粒子或导电粒子，可以得到离子导电水凝胶或电子导电水凝胶，通过水凝胶网络中离子传输或导电电子移动来导电，具有良好的生物相容性，有利于制备具有良好生物相容性的柔性传感器。
42、4.本专利技术可降解导电水凝胶可用于制备一种无需术前植入、术后取出，可在体内原位制备和降解的非侵入式体内柔性传感器。
43、5.本专利技术柔性传感器原理简单、易于制造并且具有高强度的机械性能，能够实现生理信号本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可降解导电水凝胶，其特征在于，包括甲基丙烯酰化水凝胶溶液，甲基丙烯酰化水凝胶溶液中添加有无机盐和/或导电粒子。
2.根据权利要求1所述的可降解导电水凝胶，其特征在于，所述甲基丙烯酰化水凝胶包括甲基丙烯酰化明胶、甲基丙烯酰化海藻酸钠、甲基丙烯酰化透明质酸、甲基丙烯酰化丝素蛋白、甲基丙烯酰化丝胶蛋白、甲基丙烯酰化壳聚糖、甲基丙烯酰化羧甲基壳聚糖或甲基丙烯酰化葡聚糖中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的可降解导电水凝胶，其特征在于，所述甲基丙烯酰化水凝胶溶液浓度为2％-20％(w/v)，甲基丙烯酰化水凝胶溶液中导电粒子的浓度为1％-50％(w/v)。
4.根据权利要求1所述的可降解导电水凝胶，其特征在于，所述无机盐包括氯化钠、氯化镁或氯化钙中的一种或多种；
5.根据权利要求1所述的可降解导电水凝胶，其特征在于，所述甲基丙烯酰化水凝胶溶液中还添加有光引发剂；
6.一种权利要求1-5任一项所述的可降解导电水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的可降解导电水凝胶的制备方法，其特征
8.一种权利要求1-5任一项所述的可降解导电水凝胶的应用，其特征在于，将所述可降解导电水凝胶用于制备柔性传感器，柔性传感器包括可降解导电水凝胶和与可降解导电水凝胶连接的导电电极。
9.根据权利要求8所述的可降解导电水凝胶的应用，其特征在于，所述导电电极为包有绝缘层的金属丝，绝缘层厚度为10-30μm，金属丝为银、铜、锌、镁、铁、钨或钼，金属丝直径为30-100μm。
10.根据权利要求8所述的可降解导电水凝胶的应用，其特征在于，所述柔性传感器为一种非侵入式、体内可降解的柔性传感器；
...【技术特征摘要】
1.一种可降解导电水凝胶，其特征在于，包括甲基丙烯酰化水凝胶溶液，甲基丙烯酰化水凝胶溶液中添加有无机盐和/或导电粒子。
2.根据权利要求1所述的可降解导电水凝胶，其特征在于，所述甲基丙烯酰化水凝胶包括甲基丙烯酰化明胶、甲基丙烯酰化海藻酸钠、甲基丙烯酰化透明质酸、甲基丙烯酰化丝素蛋白、甲基丙烯酰化丝胶蛋白、甲基丙烯酰化壳聚糖、甲基丙烯酰化羧甲基壳聚糖或甲基丙烯酰化葡聚糖中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的可降解导电水凝胶，其特征在于，所述甲基丙烯酰化水凝胶溶液浓度为2％-20％(w/v)，甲基丙烯酰化水凝胶溶液中导电粒子的浓度为1％-50％(w/v)。
4.根据权利要求1所述的可降解导电水凝胶，其特征在于，所述无机盐包括氯化钠、氯化镁或氯化钙中的一种或多种；
5.根据权利要求1所述的可降解导电水凝胶，其特征在于，所述甲基丙烯酰化水凝胶溶液中还添加...
【专利技术属性】
技术研发人员：金涵，易成汉，张正虎，徐余丽，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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