「前沿技术」用于可穿戴医疗器械的改性聚乙烯醇薄膜

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日本筑波大学的研究人员研制出疏水的改性聚乙烯醇（hm-PVA）薄膜，兼具优异的力学性能、皮肤粘附性和低细胞毒性。

可穿戴传感器可监测人体的健康状况并提供相关临床数据，典型制作方法是将图案化的导电材料与可拉伸基底结合。可穿戴传感器无法直接粘附于皮肤，通常需采用粘合剂，引起人体皮肤的不适。模仿壁虎脚、章鱼吸盘等的仿生皮肤粘合剂的皮肤粘附性好、无细胞毒性，但制造工艺复杂，难以规模化生产。聚乙烯醇（PVA）亲水性和生物相容性好、易于生物降解，研究人员利用3种不同醛基（C3、C6和C9）与PVA中的羟基之间发生亲核取代反应，形成一系列不同烷基链长的hm-PVA薄膜。研究发现：hm-PVA薄膜与水的接触角高于PVA薄膜（59.4±6.8°），且随烷基链长的增加而增加，拉伸强度和杨氏模量随烷基链长的增加而减低，含短烷基链的4C3-PVA细胞毒性低于含长烷基链的4C6-PVA和 4C9-PVA。测试结果表明：4C3-PVA，12C3-PVA和23C3-PVA的拉伸强度分别为96.9±4.3MPa、47.4±1.6MPa和24.3±2.1MPa，杨氏模量分别为4.6±0.56GPa、2.5±0.09GPa和1.8±0.04GPa，这是由于疏水性的提高抑制了C3-PVA分子间氢键的形成。在猪皮上进行粘附试验，结果显示4C3-PVA薄膜的结合能为5.50±1.45J/m²，是PVA薄膜的5倍；搭接剪切强度为2.53±0.71kPa，是PVA薄膜的2倍以上；T型剥离强度为10.4±1.4N/m是PVA薄膜的2倍。4C3-PVA薄膜良好的皮肤粘附性归功于烷基的锚定作用，同时表面润湿性与烷基链锚定作用的平衡也提高了剥离强度。

电子显微镜扫描聚乙烯醇薄膜和改性聚乙烯醇薄膜显示图像

这项研究为开发低毒性粘结剂提供了新方法，综合性能优异的4C3-PVA薄膜有望用于可穿戴医疗器械领域。

（蓝海星）