[发明专利]一种兼具两亲性与快速捕捉生物信号的纤维素基仿生皮肤的制备方法

说明书

本发明提出了一种兼具两亲性与快速捕捉生物信号的纤维素基仿生皮肤的制备方法，以实验室废弃的纤维素透析袋为原料，通过简单的超声透析在透析袋表面合成一层聚苯胺，成功制备具有两亲性以及超敏感的生物信号捕捉的纤维素基仿生皮肤。该材料具有优异的导电性、两亲性以及超敏感的生物信号捕捉，电阻率低，材料两侧表现出不同的亲水性,可对快速捕捉温度、光照、气体以及人体形变的信号；该仿生皮肤材料对多种生物信号有极其快速的捕捉能力，且制备简单反应条件温和，该材料在仿生皮肤领域有广阔的应用的前景。

技术领域

本发明涉及一种纤维素基仿生皮肤的制备方法，特别涉及两亲性与快速捕捉生物信号的纤维素基仿生皮肤的制备方法。

背景技术

随着5G信息时代的到来，人类生活中的智能程度不断提高，可穿戴式人工智能电子皮肤(e-skin)将在人类生活中大量使用。通过响应外部刺激(压力，温度和湿度)生成电信号的电子皮肤可以模仿皮肤的机械和感官特性。由于良好的柔韧性，优异的导电性，高强度，长周期稳定性和轻巧性，电子皮肤已广泛用于健康监测，机器人系统，人机交互和生物医学领域。

目前，仿生皮肤大多由生物相容性较差的是石油化工材料作为基底材料。MeihongLiao等人在期刊Advanced Functional Materials上发表的《Wearable,Healable,andAdhesive Epidermal Sensors Assembled from Mussel-Inspired Conductive HybridHydrogel Framework》文章(Adv.Funct.Mater.2017,1703852)介绍了聚丙烯酰胺水凝胶仿生皮肤的制备与其在人机交互和医疗保健监控应用。但是聚丙烯酰胺生物相容性差，水凝胶易失水，制约了其在人工智能传感、柔性电容器等领域的发展。

因此本发明以商业化的纤维素透析袋为原料，通过界面聚合在透析袋表面聚合一层导电聚合物。制备简单高效且复合材料具有更灵敏的信号捕捉能力以及更好的生物相容性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种兼具两亲性与快速捕捉生物信号的纤维素基仿生皮肤的制备方法，该方法制备简单，操作简便，绿色无污染，且方便大规模生产。

本发明以商业化的纤维素透析袋为原料，通过界面聚合，制得快速捕捉多重生物信号的纤维素基仿生皮肤。

一种兼具两亲性与快速捕捉生物信号的纤维素基仿生皮肤的制备方法，其具体步骤如下：

1)将纤维素透析袋置于适当温度的水浴锅中，并加热一段时间，得到预备透析袋；

2)将适当浓度的导电聚合物单体稀酸溶液加入至步骤1)得到的预备透析袋中，密封好放之装有适当浓度氧化剂稀酸溶液的烧杯，将烧杯置于低温的超声清洗仪，超声适当时间，置于25-30℃的真空烘箱烘干3-5h，得到纤维素基仿生皮肤。

所述步骤1)中所述适当温度为65-95℃，一段时间为10-60min。

所述步骤2)中所述导电聚合物单体稀酸溶液的适当浓度为0.01-0.3mol/L；导电聚合物单体为噻吩(C₄H₄S)，吡咯(C₄H₅N)，苯胺(C₆H₇N)和3,4-乙烯二氧噻吩(C₆H₆O₂S)等中的一种；稀酸溶液为0.1-30wt％的盐酸(HCl)、硫酸(H₂SO₄)和稀硝酸(HNO₃)等中的一种。