明胶基弹性体生胶、导电明胶弹性体材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种明胶基弹性体生胶、导电明胶弹性体材料及其制备方法，涉及生物材料领域，所述弹性体生胶由包括以下组分的原料熔融得到：明胶、增塑剂和溶液A；各组分按重量份数计：明胶20

【技术实现步骤摘要】
明胶基弹性体生胶、导电明胶弹性体材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及生物材料领域，进一步地说，是涉及明胶基弹性体生胶、导电明胶弹性体材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]大多数人体运动是由低电位(称为电生理(EP)信号)驱动的，包括心电图(ECG)、眼电图(EOG)、肌电图(EMG)和脑电图(EEG)。EP信号具有丰富的信息提取能力，引起了人们的极大研究兴趣，在医疗监测和人机交互中得到了广泛的应用。
[0003]电极是捕获和分析EP信号的重要组成部分。脑电信号采集电极是将大脑产生的生物电信号传递给设备，从而转化为可识别的电信号的传感器，设计合适的电极材料使其可以应用于脑电信号采集、保证采集到的脑电信号的准确性是脑机接口获得良好性能的前提。目前，最常用的脑电采集产品是带有湿导电膏的Ag/AgCl电极传感器。湿脑电图传感器可以克服毛发引起的干扰，在有微小运动时也能获得准确的大脑电信号，广泛应用于临床和科研工作中。虽然湿电极具有稳定、信号可靠和阻抗低的特点，但是，传统的Ag/AgCl电极有很多局限性。例如，用于商业电极的减少接触阻抗的凝胶在长期测量后可能会引起皮肤刺激。此外，由于Ag/AgCl电极失去了与皮肤的接触，其刚性的特性阻碍了它们在运动过程中收集高质量的信号，并且利用导电膏的湿电极也面临使用不方便、不易快速清洁、导电膏变干无法长期稳定采集信号的问题。因此使脑电采集电极更具有可靠性和灵便性，以及如何克服头发的干扰获得高质量的信号对于研发脑电信号采集材料是一个挑战。
[0004]随着近年来柔性电子技术的兴起，柔性电极受到了极大的关注。通过持续的优化，柔性电极成为Ag/AgCl电极的有前途的替代品。具体来说，柔性电极已经实现了超过400％的卓越拉伸能力，足以确保在人体大程度运动中进行高保真测量。柔性电极能够提供顺应性和舒适的皮肤接口，降低测量阻抗，并提高信噪比(SNR)。电极凝胶的消除也增强了穿戴的舒适性，减少了皮肤刺激的风险。通过与电源和无线通信模块的集成形成独立的系统，新兴的柔性电极在个性化医疗保健和人机界面的移动和可穿戴应用中展示了卓越的功能。
[0005]明胶(Gel)是由动物的骨、皮等热分解得到的，是胶原的裂解产物，来源广泛，价格低廉，是一种典型的可再生可降解的生物材料，其降解产物易吸收且不产生炎症反应。与其他人工水凝胶相比，它具有优越的生物相容性，被广泛应用于细胞培养、软组织粘接剂、移植等领域。
[0006]此外，明胶弹性体与人体组织具有相似的杨氏模量，这有助于在电子
‑
组织界面处实现优异的生物机械匹配。其力学性能也具有高度可调性，使明胶弹性体器件能够满足实际应用中不同的机械刚度要求。重要的是，明胶弹性体具有出色的鲁棒性，允许压缩后恢复到原来的形状。此外，明胶弹性体具有良好的透明度，是开发全透明生物电子学的理想选择。以上事实表明，导电弹性体结合了水凝胶三维网络的优越性和导电材料良好的电导性，并且比导电水凝胶具有更好的力学性能，同时还避免了长时间使用材料缺水干燥的缺点，并且具有柔韧性、延展性、质量轻和生物相容性等特点，在测量电势信号时具有高灵敏度、
高信噪比和循环稳定性高的优点。导电弹性体在可穿戴电子设备如电子皮肤、柔性电极、柔性传感器等领域具有广阔的应用前景。然而，基于明胶弹性体的可穿戴压力传感器迄今为止鲜有报道，但它却是生物弹性体在未来生物医学领域最重要的发展方向。

技术实现思路

[0007]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种明胶基弹性体生胶、导电明胶弹性体材料及其制备方法。本专利技术的弹性体材料具有原位固化、优异机械性能、可注射、可书写、自粘附、断裂可愈合、生物安全的特点。本专利技术所采用的电活性物质具有生物相容性和良好的导电性能以及导热性能，可降解。制备得到的弹性体材料在具有抗菌性能的同时，具有抗菌作用的溶液A还与电活性物质发挥协同作用，进一步提高了弹性体材料的导电性以及机械性能，对于长期使用的电极、传感器等用于检测和/或监测电生理信号等应用具有重要的意义。
[0008]本专利技术的目的之一是提供一种明胶基弹性体生胶，所述弹性体生胶由包括以下组分的原料熔融得到：
[0009]明胶、增塑剂和溶液A；
[0010]各组分按重量份数计：
[0011]明胶20
‑
200重量份；
[0012]增塑剂100重量份；
[0013]溶液A10
‑
30重量份。
[0014]优选地，各组分按重量份数计：
[0015]明胶30
‑
150重量份；
[0016]增塑剂100重量份；
[0017]溶液A15
‑
20重量份。
[0018]所述弹性体生胶的玻璃化转变温度为
‑
90℃
‑
65℃，凝胶化转变温度为20℃
‑
50℃。
[0019]优选地，所述增塑剂为甘油、糖浆中的至少一种；和/或，
[0020]所述溶液A为柠檬酸溶液、醋酸溶液、硼酸溶液中的至少一种。
[0021]本专利技术的目的之二是提供一种明胶基弹性体生胶的制备方法，所述方法包括：
[0022]所述组分按所述重量份数熔融得到所述弹性体生胶。
[0023]优选地，所述熔融温度为55
‑
95℃，反应时间为2
‑
10天。
[0024]具体方案如下：
[0025]将明胶与增塑剂加入到反应器中，再加入溶液A，在55
‑
95℃进行熔融，反应2
‑
10天后取出，得到所述弹性体生胶。
[0026]本专利技术的目的之三是提供一种采用明胶基弹性体生胶的导电明胶弹性体材料，所述弹性体材料由包括以下组分的原料共混得到：
[0027]弹性体生胶、电活性物质和溶液B；
[0028]各组分按重量份数计：
[0029]弹性体生胶100重量份；
[0030]电活性物质1
‑
50重量份，优选为5
‑
40重量份；
[0031]溶液B10
‑
50重量份，优选为20
‑
30重量份。
[0032]优选地，所述弹性体材料的玻璃化转变温度为
‑
90℃
‑
45℃，凝胶化转变温度为30℃
‑
60℃，导电率为33.61
×
10
‑4～310.21
×
10
‑4S/m，拉伸强度为133
‑
700KPa。
[0033]优选地，所述电活性物质为导电聚合物、导电填料、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、金属碳氮化物中的至少一种；
[0034]所述导电聚合物可采用本领域中常用的导电聚合物，如PEDOT:PSS、聚吡咯、聚吡啶、聚噻吩等；
[0035]所述导电填料可采用本领域中常用的导电填料，如碳纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种明胶基弹性体生胶，其特征在于所述弹性体生胶由包括以下组分的原料熔融得到：明胶、增塑剂和溶液A；各组分按重量份数计：明胶
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20
‑
200重量份；增塑剂
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100重量份；溶液A
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10
‑
30重量份。2.根据权利要求1所述的明胶基弹性体生胶，其特征在于：各组分按重量份数计：明胶30
‑
150重量份；增塑剂100重量份；溶液A15
‑
20重量份。3.根据权利要求1所述的明胶基弹性体生胶，其特征在于：所述弹性体生胶的玻璃化转变温度为
‑
90℃
‑
65℃，凝胶化转变温度为20℃
‑
50℃。4.根据权利要求1所述的明胶基弹性体生胶，其特征在于：所述增塑剂为甘油、糖浆中的至少一种；和/或，所述溶液A为柠檬酸溶液、醋酸溶液、硼酸溶液中的至少一种。5.一种如权利要求1
‑
4任一所述的明胶基弹性体生胶的制备方法，其特征在于所述方法包括：所述组分按所述重量份数熔融得到所述弹性体生胶。优选地，所述熔融温度为55
‑
95℃，反应时间为2
‑
10天。6.一种采用如权利要求1
‑
3任一所述的明胶基弹性体生胶的导电明胶弹性体材料，其特征在于所述弹性体材料由包括以下组分的原料共混得到：弹性体生胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛佳佳，汪彤，赵怡慧，张立群，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：