一种原位导电生物凝胶及其制备方法

本发明涉及医用导电材料，具体地，涉及一种原位导电生物凝胶及其制备方法。

背景技术：

1、软导电材料在智能医疗设备、能源应用和脑-机接口中发挥着至关重要的作用。在医疗保健中，软导电材料的典型应用涉及电生理信号的采集，例如心电图(ecg)和肌电图(emg)的检测。

2、常见的软导电材料包括导电弹性体、水凝胶、有机水凝胶等。然而，目前这些导电胶材料的配方导致形成固体，往往造成导电材料与皮肤之间的界面较弱，结合不充分，从而导致信噪比(snr)较低。

3、此外，初呈液体状态的导电凝胶，有效解决了固体凝胶中存在的密合性不足的问题。然而，在胶化后，这些导电凝胶通常面临脆弱性、与皮肤的附着力较弱以及信噪比低等问题。这些因素显著影响了准确和长期的检测，特别是在涉及机械应力的条件下，例如通过肌电信号进行的运动检测。

4、因此，迫切需要一种创新的配方和方法，以创建一种具有高机械性能、强附着力、高导电性和低信噪比的原位凝胶液体生物凝胶。这种生物凝胶将对增强心电图(ecg)和肌电图(emg)信号的检测至关重要。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供了一种原位导电生物凝胶，具有高机械性能、强附着力、高导电性和低信噪比，对增强心电图(ecg)和肌电图(emg)信号的检测至关重要。

2、本发明第一方面提供了一种原位导电生物凝胶，由以下原料制备而得：明胶、导电聚合物、深共晶溶剂、及去离子水；所述明胶、导电聚合物、深共晶溶剂、去离子水的质量比为(1-100):1:(0.5-100):(1-300)。

3、在本发明的一实施方式中，所述导电聚合物为pedot：pss、pani、ppy中的至少一种。

4、在本发明的一实施方式中，所述导电聚合物为pedot：pss。

5、在本发明的一实施方式中，所述深共晶溶剂包括氢键供体和氢键受体，所述氢键供体为甘油、尿素、乙二醇、香草酸、癸二酸、乙酰胺、苯酚、苯甲酰胺、苯甲酸、丙二酸、硫脲、琥珀酸、1,3-二甲基尿素、草酸、乳酸、柠檬酸、葡萄糖、1-甲基尿素、1,1-二甲基尿素、1,4-丁二醇、癸酸、果糖、三乙二醇、十二烷酸、薄荷醇、百里香酚、1-萘醇中的至少一种；

6、所述氢键受体为氯化胆碱、乳酸、碳酸胆碱、2-(氯碳酸氧基)-n,n,n-三甲基乙烯胺氯化物、苄基三苯基磷盐氯化物、利多卡因、脯氨酸、组氨酸、烟酸、甜菜碱和四甲铵氯化物中的至少一种。

7、在本发明的一实施方式中，所述深共晶溶剂由甘油和氯化胆碱组成。

8、在本发明的一实施方式中，所述明胶与导电聚合物的质量比为(1～100)：1。

9、在本发明的一实施方式中，所述甘油与明胶的质量比为1：(0.1～10)。

10、在本发明的一实施方式中，所述甘油与氯化胆碱的质量比为1：(0.1～10)。

11、本发明第二方面提供了上述原位导电生物凝胶的制备方法，包括以下步骤：

12、s1、将深共晶溶剂中的氢键供体、导电聚合物及去离子水混合，得到第一混合物；

13、s2、将明胶引入第一混合物中，在高温下溶解混合，得到第二混合物；

14、s3、将深共晶溶剂中的氢键受体加入第二混合物中，在高温烘箱中放置处理4-8小时，消除残留气泡，得到第三混合物；

15、s4、将所得第三混合物放入烘箱中烘干处理4-8小时，去除水分，得到原位生物凝胶。

16、在本发明的一实施方式中，步骤s1具体包括：将深共晶溶剂中的氢键供体与去离子水混合，再加入深共晶溶剂中的氢键供体混合，得到第一混合物；

17、或，

18、步骤s1具体包括：将导电聚合物与去离子水混合，再加入深共晶溶剂中的氢键供体混合，得到第一混合物。

19、与现有技术相比，本发明的实施例具有如下的有益效果：

20、1、本发明一实施例提供的原位导电生物凝胶具有高机械性能、强附着力、高导电性和低信噪比，对增强心电图(ecg)和肌电图(emg)信号的检测至关重要。

21、2、本发明一实施例提供的原位导电生物凝胶中，在心电图(ecg)和肌电图(emg)信号检测方面表现出优于现有商业生物凝胶的性能。显然，本发明提供的原位生物凝胶具有巨大的工业应用潜力。

22、3、本发明一实施例提供的原位导电生物凝胶中，导电聚合物为pedot：pss，氢键供体为甘油，氢键受体为氯化胆碱。pedot：pss有助于提高电子导电性，而氯化胆碱与甘油的结合形成深共晶溶剂，从而建立离子导电性。明胶有助于原位凝胶特性和附着力。特别地，由pedot：pss和明胶形成的半互穿网络增强了机械强度，这些综合特性显著提高了心电图(ecg)和肌电图(emg)检测的效率。

23、4、本发明一实施例提供的原位导电生物凝胶制备方法简单，原料低廉，制造过程无污染，有利于大规模生产，具有巨大的工业应用潜力。

技术特征：

1.一种原位导电生物凝胶，其特征在于，由以下原料制备而得：明胶、导电聚合物、深共晶溶剂、及去离子水；所述明胶、导电聚合物、深共晶溶剂、去离子水的质量比为(1-100):1:(0.5-100):(1-300)。

2.根据权利要求1所述的原位导电生物凝胶，其特征在于，所述导电聚合物为pedot：pss、pani、ppy中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的原位导电生物凝胶，其特征在于，所述导电聚合物为pedot：pss。

4.根据权利要求1所述的原位导电生物凝胶，其特征在于，所述深共晶溶剂包括氢键供体和氢键受体，所述氢键供体为甘油、尿素、乙二醇、香草酸、癸二酸、乙酰胺、苯酚、苯甲酰胺、苯甲酸、丙二酸、硫脲、琥珀酸、1,3-二甲基尿素、草酸、乳酸、柠檬酸、葡萄糖、1-甲基尿素、1,1-二甲基尿素、1,4-丁二醇、癸酸、果糖、三乙二醇、十二烷酸、薄荷醇、百里香酚、1-萘醇中的至少一种；

5.根据权利要求4所述的原位导电生物凝胶，其特征在于，所述深共晶溶剂由甘油和氯化胆碱组成。

6.根据权利要求5所述的原位导电生物凝胶，其特征在于，所述明胶与导电聚合物的质量比为(1～100)：1。

7.根据权利要求6所述的原位导电生物凝胶，其特征在于，所述甘油与明胶的质量比为1：(0.1～10)。

8.根据权利要求7所述的原位导电生物凝胶，其特征在于，所述甘油与氯化胆碱的质量比为1：(0.1～10)。

9.权利要求1-8任一项所述的原位导电生物凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的原位导电生物凝胶的制备方法，其特征在于，步骤s1具体包括：将深共晶溶剂中的氢键供体与去离子水混合，再加入深共晶溶剂中的氢键供体混合，得到第一混合物；

技术总结本发明提供了一种原位导电生物凝胶及其制备方法，该原位导电生物凝胶由以下原料制备而得：明胶、导电聚合物、深共晶溶剂、及去离子水；所述明胶、导电聚合物、深共晶溶剂、去离子水的质量比为(1‑100):1:(0.5‑100):(1‑300)。本发明提供的原位导电生物凝胶具有高机械性能、强附着力、高导电性和低信噪比。本发明提供的原位导电生物凝胶制备方法简单，原料低廉，制造过程无污染，有利于大规模生产，具有巨大的工业应用潜力。技术研发人员：赵灿灿,李天,王旭东受保护的技术使用者：上海交通大学医学院附属第九人民医院技术研发日：技术公布日：2025/1/6