近年来，水凝胶基生物传感器因含水量高、柔韧性优异且生物相容性好，在创面监测领域受到广泛关注。然而，其在低温环境下的使用性能面临严峻挑战。当温度降至0℃以下时，水凝胶内部的水分子极易结冰，引发材料体积膨胀、微观结构受损，同时电导率大幅下降。上述问题极大限制了该类传感器在户外或寒冷气候下创面护理场景中的稳定应用。此外，传统水凝胶本身组织黏附能力较弱，低温环境下黏附强度降幅可达60%以上，易出现脱落或黏附失效问题，不仅影响传感器固定效果，还会降低信号采集的准确性。更为关键的是，现有多数生物传感器仅能对温度、应变、酸碱度等指标进行被动信号监测，不具备调控创面微环境的能力。大量研究证实，内源性电场能够引导细胞迁移、促进血管生成、加速组织再生，在创面修复过程中发挥重要作用。但目前的水凝胶基生物传感器均无法诱导或重建这类生物电信号。因此，开发一种集抗冻、强黏附、电活性于一体的新型水凝胶生物传感器具有重要意义。

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      基于此，博辉瑞进联合山东大学齐鲁医院、中国人民解放军总医院专家团队，开发了一种兼具抗冻、导电、强黏附性能的水凝胶生物传感器。该材料以黏附性聚乙二醇为基质、甘油-水为二元溶剂体系，并加入羧基化碳纳米管构建稳定导电网络。

图为：方案整体设计示意图

      这款聚乙二醇/甘油/碳纳米管（PEG/Gly/CNT）生物黏附传感器在-30℃极寒环境下仍具备优异的力学顺应性与稳定的电响应，在小应变区间内信号线性度良好。甘油与水分子形成的氢键网络可抑制冰晶生成，使传感器能够在-30℃环境下稳定工作；经配比优化的3wt% 碳纳米管构筑连通网络，为材料赋予导电性并提升力学性能。该传感器对湿润组织具有优异黏附性能，黏附强度可达41.50±1.62 kPa；在-30℃条件下仍保持高电导率(2.07±0.20 S/m)与高应变灵敏度（GF=2.61），可实现宽范围线性应变传感，形变过程中信号响应迅速、输出稳定。

图为：抗冻及电活性生物黏附传感器的电化学表征

图为：防冻及电活性生物黏附传感器的性能表征

      除监测功能外，PEG/Gly/CNT水凝胶还可在创面界面传导内源性生物电信号，进而调控创面微环境。在糖尿病全层皮肤缺损模型中，该传感器可在创面愈合全程持续采集电信号，并显著加速创面闭合：培养第12天创面愈合率达(99.63±0.41% recovery on day 12)。同时，模型组织中Ⅲ型胶原沉积量增加，基质金属蛋白酶- 9/α-平滑肌肌动蛋白比值上调，呈现类胚胎组织重塑特征。此外，该传感器可紧密贴合活动组织，在巴马小型猪心脏创面模型中实现实时信号采集。

图为：生物黏附传感器的胚胎伤口再生效果

图为：生物黏附传感器的伤口监测功能

      总体而言，这款兼具抗冻、强黏附与电活性的水凝胶生物传感器，成功搭建起一个集实时传感与再生治疗于一体的多功能平台，该材料体系为极寒环境下的智能创面管理以及心血管状态监测提供了极具前景的技术方案。目前，相关研究成果以《−30℃-operable bioadhesive hydrogel sensors for embryonic-like skin regeneration and real-time wound monitoring》为题发表在国际生物材料领域权威Top期刊《Bioactive Materials》，影响因子20.3。