化学学院刘楠教授课题组在《ACS Nano》发文：一体化、生物衍生、透气且汗液稳定的MXene表皮电极用于肌肉诊疗

近年来，人们对健康检测、个性化治疗和人机界面的兴趣日益浓厚，这推动了可穿戴电子设备的研究。电子皮肤可以与人体紧密连接，为心脏、肌肉、大脑等健康监测、治疗以及便捷式地人机交互控制提供了新的机遇。

肌肉疲劳是许多人都有过的一种常见的肌肉疾病。它可分为急性疲劳和慢性疲劳。其中急性疲劳源于强烈的疲劳感，可通过快速、适当的诊断和治疗迅速缓解，而慢性疲劳是由疲劳积累引起的，持续数月，甚至会导致器质性疾病。准确定位触发点，及时提供恰当的治疗可以有效地阻止疲劳积累，缩短恢复时间。

近日，北京师范大学化学学院刘楠教授团队开发出一种一体化、生物衍生、透气且汗液稳定的MXene表皮电极用于肌肉诊疗。该工作是以紫叶狼尾草为原料，通过化学刻蚀制备得到柔性多孔纤维素骨架。 然后负载MXene导电层，并在人工汗液中浸泡交联，得到多孔、高导电的MXene电极（图1）。由于草本植物的结构排列和MXene在汗液中的离子交联，该电极具有高透气性和各种环境低且稳定的电极-皮肤界面阻抗。因此，该电极可以可靠地采集表皮电生理信号，如肌电图（EMG）、心电图（ECG）、眼电图（EOG）和脑电图（EEG）（图2）。此外，由于其良好的焦耳加热能力，电极表现出低电压热疗效果。将电刺激、电热治疗和电生理传感器集成为一个系统，可实现一体化诊断和治疗，为肌肉疲劳的日常穿戴式诊疗提供了一种实用的方式（图3）。它还可以通过人机交互进行肌肉康复训练和假肢控制。

图1 MXene电极的制备及应用展示

图2 MXene电极用于电生理信号检测

图3 MXene电极肌肉诊疗表征

相关工作以“An All-in-One, Bioderived, Air-Permeable, and Sweat-Stable MXene Epidermal Electrode for Muscle Theranostics”为题发表在ACS Nano上。文章第一作者是在读博士研究生宋德魁。该研究得到了北京市农林科学院侯新村研究员植物筛选方面的支持。该研究获得了国家自然科学基金委的资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c07646