一种生物电极用导电水凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术涉及生物电极技术领域，具体涉及一种生物电极用导电水凝胶及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
一种生物电极用导电水凝胶及其制备方法


[0001]本专利技术涉及生物电极
，尤其涉及一种生物电极用导电水凝胶及其制备方法
。

技术介绍

[0002]传统的水凝胶生物电极在应用中存在一些问题
。
首先，它们的粘附性较差，无法有效与生物组织结合，导致电极在使用过程中容易脱落或移位
。
其次，电学性能有限，导致信号传导效率低，限制了其在生物体内的稳定性和可靠性
。
此外，传统水凝胶生物电极的难以自修复
。
[0003]导电聚合物水凝胶兼具电子和离子双导电性，是成为水凝胶生物电子新兴领域最有希望的材料之一
。
特别是
PEDOT:PSS(
聚
(3,4
‑
亚乙二氧基噻吩
)
‑
聚
(
苯乙烯磺酸
))
水凝胶，由于其良好的细胞相容性而引起了广泛的研究
。PEDOT:PSS
水凝胶，兼具导电聚合物的电子
、
离子双导电性
。
[0004]专利技术文献
CN114149599B
公开了一种具有粘附性的透明导电水凝胶及其制备方法和应用，该透明导电水凝胶包括聚合物分子链和
MXene@
聚多巴胺复合材料，所述聚合物分子链缠绕形成三维网络结构，所述
MXene@
聚多巴胺复合材料在所述聚合物分子链上自组装形成纳米纤维；所述
MXene@/>聚多巴胺复合材料包括
MXene
材料和包覆在所述
MXene
材料表面的聚多巴胺
。
虽然该水凝胶可以很好的粘附在皮肤表面，但是导电材料
MXene
被包裹在聚多巴胺中，使得其制备的生物电极信号传导效率低，限制了其在生物体内的稳定性和可靠性
。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种生物电极用导电水凝胶，以解决目前的水凝胶生物电极较差的粘附性
、
有限的电学性能和难以自修复的问题
。
[0006]基于上述目的，本专利技术提供了一种生物电极用导电水凝胶的制备方法，具体制备步骤如下：
S1
：将碳纳米纤维加入去离子水中，超声分散，然后调节
pH
至8‑9，加入盐酸多巴胺，搅拌
10
‑
20min
，离心，洗涤，干燥，得到聚多巴胺包裹的碳纳米纤维；
S2
：将碳量子点分散在浓度为
30wt%
乙醇水溶液中，然后加入3‑
氨丙基三乙氧基硅烷，于
65
‑
75℃
下搅拌
12
‑
24h
，离心，洗涤，干燥，得到氨基化碳量子点；
S3
：将氨基化碳量子点
、4
‑
甲酰苯硼酸和硼氢化钠加入到甲醇中，搅拌反应
20
‑
30h
，离心
、
洗涤，干燥，得到苯硼酸化碳量子点；
S4
：将聚多巴胺包裹的碳纳米纤维加入去离子水中，超声分散，然后调节
pH
至5‑6，加入
PEDOT:PSS
溶液和聚乙烯醇溶液，于
300
‑
400rpm
的转速下搅拌5‑
10min
，然后加入苯硼酸化碳量子点，再于
300
‑
400rpm
的转速下搅拌5‑
10min
，最后转移到模具中成型，得到生物电极用导电水凝胶
。
[0007]优选的，所述步骤
S1
中碳纳米纤维的外径为
200
‑
600nm
，长度为
30
‑
50
μ
m。
[0008]优选的，所述步骤
S1
中碳纳米纤维
、
去离子水和盐酸多巴胺的重量比为5‑
10:50
‑
100:8
‑
15。
[0009]优选的，所述步骤
S2
中碳量子点的粒径为5‑
10nm。
[0010]优选的，所述步骤
S2
中碳量子点
、30wt%
乙醇水溶液和3‑
氨丙基三乙氧基硅烷的重量比为
0.1
‑
1:0.5
‑
10:0.001
‑
0.02。
[0011]优选的，所述步骤
S3
中氨基化碳量子点
、4
‑
甲酰苯硼酸
、
硼氢化钠和甲醇的重量比为
0.1
‑
1:0.3
‑
3:0.2
‑
1:0.3
‑
5。
[0012]优选的，所述步骤
S4
中聚多巴胺包裹的碳纳米纤维
、
去离子水
、PEDOT:PSS
溶液
、
聚乙烯醇溶液和苯硼酸化碳量子点的重量比为5‑
10:50
‑
100:50
‑
100:150
‑
300:0.1
‑
1。
[0013]优选的，所述
PEDOT:PSS
溶液的制备方法如下：将
PEDOT:PSS
加入去离子水和二甲基亚砜的二元混合溶剂中，混合均匀，得到
PEDOT:PSS
溶液；所述
PEDOT:PSS、
去离子水和二甲基亚砜的重量比为2‑
5:40
‑
80:8
‑
15。
[0014]优选的，所述聚乙烯醇溶液的制备方法如下：将聚乙烯醇加入去离子水中，搅拌
20
‑
40min
，然后升温至
80
‑
100℃
搅拌
1.5
‑
3.5 h
，得到聚乙烯醇溶液；所述聚乙烯醇和去离子水的重量比为
10
‑
20:140
‑
280
；所述聚乙烯醇的平均分子量为
140000
‑
200000。
[0015]进一步的，本专利技术还提供了一种生物电极用导电水凝胶，所述生物电极用导电水凝胶根据上述生物电极用导电水凝胶的制备方法得到本专利技术的有益效果：改善了粘附性：在制备过程中，使用了聚多巴胺包裹的碳纳米纤维，能够增强水凝胶与生物组织的黏附性，从而提高电极在生物体内的稳定性和可靠性
。
[0016]改善了电学性能：通过在水凝胶中添加了碳量子点
、P本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种生物电极用导电水凝胶的制备方法，其特征在于，具体制备步骤如下：
S1
：将碳纳米纤维加入去离子水中，超声分散，然后调节
pH
至8‑9，加入盐酸多巴胺，搅拌
10
‑
20min
，离心，洗涤，干燥，得到聚多巴胺包裹的碳纳米纤维；
S2
：将碳量子点分散在浓度为
30wt%
乙醇水溶液中，然后加入3‑
氨丙基三乙氧基硅烷，于
65
‑
75℃
下搅拌
12
‑
24h
，离心，洗涤，干燥，得到氨基化碳量子点；
S3
：将氨基化碳量子点
、4
‑
甲酰苯硼酸和硼氢化钠加入到甲醇中，搅拌反应
20
‑
30h
，离心
、
洗涤，干燥，得到苯硼酸化碳量子点；
S4
：将聚多巴胺包裹的碳纳米纤维加入去离子水中，超声分散，然后调节
pH
至5‑6，加入
PEDOT:PSS
溶液和聚乙烯醇溶液，于
300
‑
400rpm
的转速下搅拌5‑
10min
，然后加入苯硼酸化碳量子点，再于
300
‑
400rpm
的转速下搅拌5‑
10min
，最后转移到模具中成型，得到生物电极用导电水凝胶
。2.
根据权利要求1所述的生物电极用导电水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤
S1
中碳纳米纤维的外径为
200
‑
600nm
，长度为
30
‑
50
μ
m。3.
根据权利要求1所述的生物电极用导电水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤
S1
中碳纳米纤维
、
去离子水和盐酸多巴胺的重量比为5‑
10:50
‑
100:8
‑
15。4.
根据权利要求1所述的生物电极用导电水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤
S2
中碳量子点的粒径为5‑
10nm。5.
根据权利要求1所述的生物电极用导电水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤
S2
中碳量子点
、...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾乃进，
申请(专利权)人：西格斯化工科技江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：