随著(zhe)分子生物學(xué)和基因組學(xué)的突飛猛進(jìn)，生物感知與信号傳遞背後(hòu)的微觀原理正逐步揭示，爲新一代具有新原理、新功能(néng)的仿生傳感器研究提供了重要的理論依據和全新的設計思路。以壓電離子彈性體爲介電材料的離-電皮膚作爲其中一類新興的仿生觸覺傳感器，不僅擁有柔軟的觸感以及受傷後(hòu)像人體皮膚一樣(yàng)的自愈合功能(néng)，還(hái)在模拟受體細胞在外力刺激下通過(guò)離子傳輸改變膜内外電位差獲得了對(duì)壓力的感知功能(néng)。憑借這(zhè)些獨特性能(néng)，仿生柔性傳感器正在全球掀起(qǐ)一場智能(néng)觸覺感知的技術浪潮。

随著(zhe)生物感知和生理性自我修複的原理被(bèi)逐步揭示，兼備離子信号傳感機制和自愈合功能(néng)的仿生型壓電-離子材料的研究受到重要啓發(fā)。但目前的研究隻集中在對(duì)其單一性能(néng)的提升，未同時考慮離-電皮膚的自愈合、靈敏度的同步提升。受到細胞中招募修複因子的TSP-15跨膜蛋白和Piezo 1、Piezo 2兩(liǎng)種(zhǒng)通道(dào)蛋白的啓發(fā)，中國(guó)科學(xué)院甯波材料技術與工程研究所生物基高分子材料團隊在朱錦研究員的帶領下，在聚氨酯/離子液體複合體系中構築了多功能(néng)分子-離子調控位點，提出了牽引輔助愈合和雙通道(dào)同步傳感概念，開(kāi)發(fā)出了兼具快速自愈合和高靈敏性能(néng)的壓電-離子彈性體（i-DAPU），其自愈合速度可高達72 μm/min。同時，以其爲介電材料制備的離-電皮膚（DA-skin）的靈敏度也超越了傳統同類型産品，高達7012.05 kPa^-1。因此，利用這(zhè)個雙重性能(néng)都(dōu)得到提升的DA-skin與深度學(xué)習算法結合，開(kāi)發(fā)的基于肌力的昏迷病人神經(jīng)系統狀況智能(néng)分析系統，識别準确率可達到99.2%。本研究爲同步提高離-電皮膚的雙重性能(néng)提供了新的設計思路和研究策略，有望在醫療健康領域發(fā)揮重要作用。

該工作以“Transmembrane Inspired Mechano-Responsive Elastomers with Synergized Traction-Assisted Healing and Dual-Channel Sensing”爲題，發(fā)表在Advanced Functional Materials上（Adv. Funct. Mater., 2024, DOI: 10.1002/adfm.202402380）。甯波材料所陳超博士爲第一作者，韓國(guó)科學(xué)技術院副教授應邬彬、甯波材料所朱錦研究員和華東師範大學(xué)郁哲博士爲通訊作者。該工作得到了韓國(guó)科學(xué)和信息通信部的腦庫計劃（RS-2023-00222619）、國(guó)際合作計劃（2022K2A9A2A06046004）、中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金（52211540393）的支持。

圖 (a) 細胞和i-DAPU的自愈合機理和感知機械刺激的機理；(b) 與其他彈性體相比，i-DAPU具有出色的自愈合速度和韌性；(c) 以i-DPAU爲介電材料制備離-電皮膚 （DA-skin）具有超高靈敏度；(d) 可將(jiāng)DA-skin用于開(kāi)發(fā)基于肌力的昏迷病人神經(jīng)系統狀況智能(néng)分析系統

（高分子與複合材料實驗室  陳超）