隨著生物醫(yī)學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人們對(duì)健康監(jiān)測(cè)需求的增加，可穿戴和植入式生物電子設(shè)備引起了廣泛關(guān)注。生物電子設(shè)備是指與生物系統(tǒng)接口以監(jiān)測(cè)或刺激生理過(guò)程的設(shè)備。這些系統(tǒng)能夠與人體無(wú)縫集成，從而提供實(shí)時(shí)的預(yù)防策略、早期診斷和醫(yī)療**。然而，傳統(tǒng)生物電子設(shè)備通常是剛性且不可伸展的，而人體組織和器官則是柔軟且動(dòng)態(tài)的。這種機(jī)械特性的差異導(dǎo)致了設(shè)備與組織之間的機(jī)械不匹配，從而引發(fā)了組織損傷、**反應(yīng)和慢性炎癥等問(wèn)題。此外，剛度的不匹配還會(huì)導(dǎo)致設(shè)備與皮膚和器官接觸**，粘附性差和脫層，從而妨礙電、化學(xué)、機(jī)械和光信號(hào)的有效傳輸。

因此，科學(xué)家們開始研究軟性和可拉伸的生物電子材料和設(shè)備。軟性生物電子設(shè)備可以通過(guò)使用具有低彈性模量（<1–10 MPa）的功能性電子聚合物及其與納米級(jí)或微米級(jí)無(wú)機(jī)材料的復(fù)合材料，克服傳統(tǒng)設(shè)備的局限性。此外，通過(guò)將薄層（<1 μm）的無(wú)機(jī)設(shè)備層圖案化為蛇形幾何結(jié)構(gòu)，即使是本質(zhì)上不可伸展的材料也可以實(shí)現(xiàn)低彎曲剛度和可伸展性。通過(guò)這些材料和設(shè)計(jì)策略，科學(xué)家們能夠開發(fā)出模擬皮膚特性的有機(jī)和混合材料，例如柔軟性、可拉伸性、自愈能力、可降解性和透氣性。這些進(jìn)展使得生物電子設(shè)備能夠更好地與人體組織和器官集成，從而減少機(jī)械不匹配帶來(lái)的問(wèn)題。

為了解決這些挑戰(zhàn)，斯坦福大學(xué)（Stanford University）鮑哲南教授等在“Nature Reviews Bioengineering”期刊上發(fā)表了題為“Skin-inspired soft bioelectronic materials, devices and systems”的*新論文。本研究解決了傳統(tǒng)生物電子設(shè)備在機(jī)械匹配、穩(wěn)定性和可靠性方面的問(wèn)題，提出了使用軟性和可拉伸材料的解決方案。具體而言，研究人員通過(guò)分子級(jí)材料設(shè)計(jì)開發(fā)出具有皮膚啟發(fā)特性的材料，包括柔軟性、可拉伸性、自愈能力、可降解性和透氣性。這些材料被應(yīng)用于開發(fā)軟性生物電子設(shè)備，如可拉伸電極、晶體管和傳感器，以更好地與人體不同部位接口。此外，研究還探討了從有線笨重儀器到定制印刷電路板（PCB）基混合系統(tǒng)、應(yīng)變工程軟集成電路和本質(zhì)軟系統(tǒng)的軟性生物電子設(shè)備集成策略。通過(guò)這些研究和開發(fā)，軟性生物電子設(shè)備不僅能夠進(jìn)行高保真度的健康監(jiān)測(cè)和信號(hào)調(diào)理，還能夠?qū)崿F(xiàn)多功能性，如模擬皮膚的觸覺(jué)敏感性、通過(guò)人工神經(jīng)形態(tài)設(shè)備編碼和傳輸感官信息，以及在體內(nèi)降解而不產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物的能力。*終，這些進(jìn)展將推動(dòng)下一代數(shù)字醫(yī)療的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)更**和個(gè)性化的健康管理。

（1）實(shí)驗(yàn)**實(shí)現(xiàn)了軟性和可拉伸生物電子設(shè)備與人體組織的自然接口

通過(guò)分子設(shè)計(jì)和材料**，**實(shí)現(xiàn)了具有皮膚啟發(fā)特性的柔性電子材料，包括柔軟性、可拉伸性、自愈能力、可降解性和透氣性。這些材料在生物電子設(shè)備中的應(yīng)用使得設(shè)備能夠更好地貼合人體組織，減少了因機(jī)械不匹配引起的組織損傷和**反應(yīng)。

（2）實(shí)驗(yàn)通過(guò)開發(fā)功能性電子聚合物和混合材料，實(shí)現(xiàn)了高性能軟性生物電子設(shè)備

通過(guò)幾何圖案化薄層無(wú)機(jī)設(shè)備層和納米級(jí)到微米級(jí)無(wú)機(jī)材料的嵌入，實(shí)現(xiàn)了低彈性模量的功能性電子聚合物。這些材料具有優(yōu)異的電、化學(xué)和機(jī)械性能，使得軟性生物電子設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出色，包括在皮膚表面進(jìn)行高保真度健康監(jiān)測(cè)和在組織內(nèi)部進(jìn)行信號(hào)記錄和調(diào)制。

（3）基于軟性生物電子材料，開發(fā)了多種生物電子設(shè)備，用于健康監(jiān)測(cè)和**

使用這些材料，開發(fā)了可拉伸電極、晶體管和傳感器，能夠在皮膚和組織上無(wú)縫接口，進(jìn)行神經(jīng)、肌肉和生理活動(dòng)的多模式監(jiān)測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，這些設(shè)備能夠?qū)崟r(shí)獲取并無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)，為早期診斷和個(gè)性化醫(yī)療提供重要支持。

（4）實(shí)驗(yàn)展示了軟性生物電子設(shè)備的系統(tǒng)集成策略

通過(guò)將這些設(shè)備集成到獨(dú)立的軟性生物電子系統(tǒng)中，解決了傳統(tǒng)設(shè)備中布線復(fù)雜和設(shè)備笨重的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)展示了從有線系統(tǒng)到基于柔性印刷電路板的混合系統(tǒng)、應(yīng)變工程軟系統(tǒng)以及本質(zhì)軟系統(tǒng)的演變。這些系統(tǒng)集成策略包括無(wú)線通信、電源管理、互連和封裝技術(shù)，使得軟性生物電子設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中更加高效和可靠。

（5）實(shí)驗(yàn)提出了未來(lái)軟性生物電子設(shè)備的應(yīng)用前景

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，未來(lái)軟性生物電子設(shè)備不僅可以在**假肢中模擬皮膚的觸覺(jué)敏感性，還可以通過(guò)人工神經(jīng)形態(tài)設(shè)備傳輸感官信息，甚至實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)植入設(shè)備在體內(nèi)的無(wú)毒降解。這些技術(shù)將推動(dòng)下一代數(shù)字健康護(hù)理的發(fā)展，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生理狀況并與醫(yī)療提供者共享數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)更先進(jìn)的醫(yī)療診斷和**。