Self-powered functional hydrogel bioelectronics: From material design to biomedical applications

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作者
Chuanwei Zhi,Cong Wang,Hanbai Wu,Chaofei Guo,Xiong Zhou,Shuo Shi,Si Yifan,Jinlian Hu
出处
期刊:Matter [Elsevier BV]
卷期号:9 (2): 102461-102461
标识
DOI:10.1016/j.matt.2025.102461
摘要

Summary

Hydrogels, prized for tissue-like properties and biointegration, are crucial for sustainable, self-powered wearable/implantable devices. However, adoption is hindered by low energy output, robustness issues, integration complexity, environmental sensitivity, and biosafety concerns. This review synthesizes recent advances in hydrogel-based piezoelectric and triboelectric nanogenerators (PENGs/TENGs). It outlines their fundamental principles and different design architectures. Key synthetic and natural polymer properties are examined, summarizing material/structural innovations to boost energy output while discussing potential trade-offs. Critical hydrogel properties for biomedical use, tunable adhesion, mechanics, self-healing, environmental adaptability, biocompatibility and degradation, and injectability are systematically reviewed, detailing current design strategies. Practical applications explored include wearable energy harvesters, human-computer interfaces, physiological monitoring, and bioelectronic medicine, with discussions of device implementation and clinical translation. Finally, the review covers remaining research gaps and emerging directions in self-powered functional hydrogel bioelectronics, providing insights to advance soft bioelectronics and self-powered wearables.
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