尽管近年来对于生物电子的研究已经很深入，并且也取得了重大进展，但是能够在不使用外部辅助工具的情况下粘附于人体组织并实现更好的信号检测的自粘附生物电子仍然是一个挑战。迄今为止，仅有少数对自粘附生物电子的报道，并且很大程度上都限于在皮肤上对信号收集，而尚未报道其他应用，例如触觉传感器和植入的神经接口电极。由于复杂的应用环境和一些列严格的要求，包括生物相容性，生物稳定性，和在体液环境中的湿粘附能力，因此，将自粘附性引入当前可用的生物电子材料中仍然是一项艰巨的任务。仿贻贝策略为自粘附生物电极提供了新的思路，从皮肤粘附贴片到可植入集成生物电子。

  西南交通大学鲁雄教授团队长期从事仿贻贝粘附水凝胶的设计与制备，并取得了一系列的研究成果，创新性的提出基于仿贻贝策略调控酚醌氧化还原动态平衡机理，研发具有长期反复粘附性的水凝胶（ACS Nano 2017, 11, 2561；Nat.  Comm., 2019, 10,1487；Adv. Funct. Mater. 2019, 1907678）。借鉴材料基因工程的思想方法，基于量子力学计算指导，精心设计反应体系，采用高通量制备与表征技术进行进行多因素多水平筛选，研发了一系列多功能生物医用新型水凝胶。

  鉴于在自粘附水凝胶领域的创新工作，近日，西南交通大学鲁雄教授团队受邀在Adv. Funct. Mater.期刊撰写特邀综述 “Mussel-inspired hydrogels for self-adhesive bioelectronics”（DOI:10.1002/adfm.201909954）。该论文系统性总结了近年来基于贻贝启发的自粘附水凝胶生物电子的最新进展，重点阐述了基于该团队提出的通过空间限域和电子转移调控酚醌氧化还原机理赋予水凝胶生物电子自粘附性和其他功能，如超强力学性能、自修复性、透明性、抗菌性，及耐高温、抗冻、水下粘附等。最后，论文重点介绍了用于自粘附生物电子的多功能水凝胶的发展所面临的一些挑战和未来的方向。西南交通大学谢超鸣副教授为本论文的第一作者，西南交通大学鲁雄教授和美国西北大学丁永会研究助理教授为共同通讯作者。

图1. 仿贻贝策略提供了可穿戴/植入生物电子从外部辅助固定转变便捷可靠自粘附的新途径。

图2. 贻贝粘附机理以及长期可重复自粘附水凝胶设计策略

  论文从五个方面对基于自粘附水凝胶生物电子的性能进行了详细讨论：

  （1）仿贻贝化学用于研发具有超强力学强度的自粘附水凝胶生物电子，突破了传统强韧水凝胶缺乏表面粘附性和细胞亲和性，不能用于组织修复再生的难题；

图3. 具有超强力学性能的自粘附水凝胶生物电子

  （2）仿贻贝化学用于研发具有自修复能力的仿贻贝自粘附水凝胶生物电子，实现了自粘附水凝胶生物电子的损坏结构性能的自修复，保证了其长期稳定的使用；

图4.具有自有修复能力的自粘附水凝胶生物电子

  （3）仿贻贝化学用于研发具有透明性的仿贻贝自粘附水凝胶生物电子，解决了纳米填充导电水凝胶不透明和离子导电水凝胶生物相容性差，不能用于可视化生物电子应用的难题；

图5.具有透明性的自粘附水凝胶生物电子

  （4）仿贻贝化学用于研发具有抗菌性的仿贻贝自粘附水凝胶生物电子，降低了可植入自粘附水凝胶生物电子细菌感染的风险；

图6. 具有抗菌性的自粘附水凝胶生物电子

  （5）仿贻贝化学用于研发用于极端环境的仿贻贝自粘附水凝胶生物电子，扩展了其应用环境，如高温、极寒和水下环境，以及人体表面汗液润湿环境及人体植入体液侵蚀环境。

图7. 用于极端环境的自粘附水凝胶生物电子

图8. 用于湿润环境下的自粘附水凝胶

  文章最后重点介绍了用于自粘附生物电子的多功能水凝胶的发展所面临的一些挑战和未来的方向：

• 1）研发整合多功能的自粘附水凝胶生物电子；

• 2）结合体内复杂环境，研发稳定的可植入的自粘附水凝胶生物电子；

• 3）研发用于各种极端环境的自粘附水凝胶人体表面生物电子；

• 4）扩展贻贝粘附机理在自粘附生物电子设计上的应用。

  论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201909954