本發(fā)明屬于水凝膠制備，具體涉及一種明膠-雙醛淀粉-殼聚糖復(fù)合水凝膠其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著柔性電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電子皮膚作為其核心器件在醫(yī)療健康監(jiān)測、智能機器人和人機交互等領(lǐng)域展現(xiàn)出重要應(yīng)用潛力?；谏锊牧系乃z因其優(yōu)異的拉伸性、自修復(fù)能力和環(huán)境適應(yīng)性成為電子皮膚的理想候選材料，并可用于電生理信號采集和藥物遞送等功能。然而，傳統(tǒng)天然水凝膠材料由于模量較高，難以與人體皮膚的力學(xué)特性匹配，在動態(tài)運動中易發(fā)生界面剝離；同時由于皮膚表面存在復(fù)雜微觀溝壑結(jié)構(gòu)，高模量水凝膠難以實現(xiàn)緊密貼合，影響信號采集的可靠性。明膠作為天然生物高分子材料，其分子鏈通過物理纏結(jié)與氫鍵網(wǎng)絡(luò)形成動態(tài)交聯(lián)結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出顯著的熱可逆凝膠特性。該特性使其模量可隨溫度變化動態(tài)調(diào)節(jié)，從而有效匹配人體皮膚在運動過程中的力學(xué)變化。值得注意的是，近些年研究表明，超聲技術(shù)通過空化效應(yīng)、微射流及聲輻射力等物理機制，可實現(xiàn)對水凝膠材料界面粘附性能和功能特性的精準(zhǔn)調(diào)控。盡管如此，開發(fā)兼具優(yōu)異適形性和界面粘附穩(wěn)定性的水凝膠材料，以實現(xiàn)與皮膚動態(tài)表面的長效可靠貼合，仍是當(dāng)前亟待解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在提供一種明膠-雙醛淀粉-殼聚糖復(fù)合水凝膠其制備方法和應(yīng)用，該復(fù)合水凝膠具有優(yōu)異的適形性和界面穩(wěn)定性，將其和殼聚糖錨定劑相結(jié)合，經(jīng)超聲空化效應(yīng)的增強粘附后，能夠顯著提升其粘附穩(wěn)定性，進(jìn)一步降低界面阻抗，可應(yīng)用于體表電生理信號監(jiān)測中。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種明膠-雙醛淀粉-殼聚糖復(fù)合水凝的制備方法，包括以下步驟：

4、s1、將雙醛淀粉溶于去離子水，加熱攪拌，得雙醛淀粉溶液；

5、s2、將殼聚糖溶于體積比為3.5％的稀醋酸中，加熱攪拌至完全溶解，加入明膠顆粒，攪拌均勻，得到粘稠液體；

6、s3、將s1得到的雙醛淀粉溶液與s2得到的粘稠液體攪拌均勻，倒入亞克力模具中，密封，置于干燥箱中靜置反應(yīng)，低溫冷卻，得到明膠-雙醛淀粉-殼聚糖復(fù)合水凝膠。

7、優(yōu)選的，s1中，所述雙醛淀粉與去離子水的質(zhì)量比為1-7：12。

8、優(yōu)選的，s1中，所述加熱攪拌溫度為60-80℃，所述加熱攪拌時間為3-5h。

9、優(yōu)選的，s2中，所述加熱攪拌溫度為55-70℃。

10、優(yōu)選的，s3中，所述靜置反應(yīng)溫度為60-80℃，所述靜置反應(yīng)時間為5-10h。

11、優(yōu)選的，s3中，所述低溫冷卻溫度為4℃，所述低溫冷卻時間為1-2h。

12、本發(fā)明還提供了如所述制備方法制備得到的明膠-雙醛淀粉-殼聚糖復(fù)合水凝膠。

13、本發(fā)明還提供了一種基于超聲空化效應(yīng)增強粘附性能的方法，用于所述的明膠-雙醛淀粉-殼聚糖復(fù)合水凝膠，包括如下步驟：

14、t1、將殼聚糖基錨定劑滴加到皮膚表面，超聲波發(fā)生器的聲波發(fā)射端與施加在皮膚表面的殼聚糖基錨定劑接觸，進(jìn)行超聲處理；

15、t2、移除超聲裝置后，立即將所述明膠-雙醛淀粉-殼聚糖復(fù)合水凝膠貼附于超聲處理區(qū)域，增強明膠-雙醛淀粉-殼聚糖復(fù)合水凝膠粘附性能。

16、優(yōu)選的，t1中，所述超聲處理的功率為18.4-73.6w/cm2，所述超聲處理時間為20-30s。

17、本發(fā)明還提供了所述的明膠-雙醛淀粉-殼聚糖復(fù)合水凝膠在體表的電生理信號監(jiān)測中的應(yīng)用。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和技術(shù)效果：

19、本發(fā)明公開了一種明膠-雙醛淀粉-殼聚糖復(fù)合水凝膠其制備方法和應(yīng)用，該復(fù)合水凝膠主要由明膠、雙醛淀粉、殼聚糖天然生物材料構(gòu)成，具有優(yōu)異的生物相容性和降解性。明膠分子鏈的物理纏結(jié)與氫鍵網(wǎng)絡(luò)在溫度變化時會動態(tài)重組，進(jìn)而通過模量變化來匹配人體皮膚在活動時的力學(xué)變化。通過引入超聲空化效應(yīng)驅(qū)動殼聚糖錨定劑滲透嵌入皮膚，水凝膠與組織間的抗剪強度較未處理時提升4.2倍，粘附能從42j/m2增至215j/m2，實現(xiàn)了可控的界面粘附增強，且該過程無需化學(xué)交聯(lián)或侵入式操作，避免了傳統(tǒng)粘附策略的毒性與安全風(fēng)險。經(jīng)超聲增強處理的水凝膠在體表的心電、肌電信號采集中表現(xiàn)優(yōu)異，信號幅值較未超聲處理組及商業(yè)電極顯著提高，波形清晰且無明顯基線噪聲與漂移，信噪比提升效果顯著，為可穿戴醫(yī)療設(shè)備的精準(zhǔn)信號采集提供了創(chuàng)新解決方法。

20、下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

技術(shù)特征：

1.一種明膠-雙醛淀粉-殼聚糖復(fù)合水凝膠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，s1中，所述雙醛淀粉與去離子水的質(zhì)量比為1-7：12。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，s1中，所述加熱攪拌溫度為60-80℃，所述加熱攪拌時間為3-5h。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，s2中，所述加熱攪拌溫度為55-70℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，s3中，所述靜置反應(yīng)溫度為60-80℃，所述靜置反應(yīng)時間為5-10h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，s3中，所述低溫冷卻溫度為4℃，所述低溫冷卻時間為1-2h。

7.如權(quán)利要求1-6任一項所述制備方法制備得到的明膠-雙醛淀粉-殼聚糖復(fù)合水凝膠。

8.一種基于超聲空化效應(yīng)增強粘附性能的方法，用于權(quán)利要求7所述的明膠-雙醛淀粉-殼聚糖復(fù)合水凝膠，其特征在于，包括如下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的粘附方法，其特征在于，t1中，所述超聲處理的功率為18.4-73.6w/cm2，所述超聲處理時間為20-30s。

10.根據(jù)權(quán)利要求8-9任一項所述的明膠-雙醛淀粉-殼聚糖復(fù)合水凝膠在體表的電生理信號監(jiān)測中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于水凝膠制備技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種明膠?雙醛淀粉?殼聚糖復(fù)合水凝膠其制備方法和應(yīng)用。該制備方法包括以下步驟：將雙醛淀粉溶于去離子水，加熱攪拌，得雙醛淀粉溶液；將殼聚糖溶于稀醋酸中，加熱攪拌至完全溶解，加入明膠顆粒，攪拌均勻，得到粘稠液體；將雙醛淀粉溶液與粘稠液體攪拌均勻，倒入亞克力模具中，密封，置于干燥箱中靜置反應(yīng)，低溫冷卻，得到明膠?雙醛淀粉?殼聚糖復(fù)合水凝膠。本發(fā)明公開了一種明膠?雙醛淀粉?殼聚糖復(fù)合水凝膠其制備方法和應(yīng)用，該粘附水凝膠具有優(yōu)異的適形性，將其和殼聚糖錨定劑相結(jié)合，經(jīng)超聲空化效應(yīng)的增強粘附后，具有優(yōu)良的粘附穩(wěn)定性，可應(yīng)用于體表電生理信號監(jiān)測。

技術(shù)研發(fā)人員：毛彥超,朱燕,楊煒琦,陳保金,朱鵬程,路禮軍,潘志峰,單崇新
受保護的技術(shù)使用者：鄭州大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/8/28