Electrical bioadhesive interface for bioelectronics

生物电子学 生物粘附 材料科学 纳米技术 生物相容性 石墨烯 药物输送 生物传感器 冶金
作者
Jue Deng,Hyunwoo Yuk,Jingjing Wu,Claudia E. Varela,Xiaoyu Chen,Ellen T. Roche,Chuan Fei Guo,Xuanhe Zhao
出处
期刊:Nature Materials [Nature Portfolio]
卷期号:20 (2): 229-236 被引量:675
标识
DOI:10.1038/s41563-020-00814-2
摘要

Reliable functions of bioelectronic devices require conformal, stable and conductive interfaces with biological tissues. Integrating bioelectronic devices with tissues usually relies on physical attachment or surgical suturing; however, these methods face challenges such as non-conformal contact, unstable fixation, tissue damage, and/or scar formation. Here, we report an electrical bioadhesive (e-bioadhesive) interface, based on a thin layer of a graphene nanocomposite, that can provide rapid (adhesion formation within 5 s), robust (interfacial toughness >400 J m−2) and on-demand detachable integration of bioelectronic devices on diverse wet dynamic tissues. The electrical conductivity (>2.6 S m−1) of the e-bioadhesive interface further allows bidirectional bioelectronic communications. We demonstrate biocompatibility, applicability, mechanical and electrical stability, and recording and stimulation functionalities of the e-bioadhesive interface based on ex vivo porcine and in vivo rat models. These findings offer a promising strategy to improve tissue–device integration and enhance the performance of biointegrated electronic devices. A graphene nanocomposite hydrogel showing anisotropic swelling is used to realize an electrically conducting and removable bioadhesive that improves the mechanical and electrical integration of bioelectronics devices with wet dynamic tissues.
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