10 月 28 日消息，水凝膠具有和生物組織相似的機械性能、含水量高和離子通透性好等特性，在組織工程、醫用敷料、生物傳感等領域具有廣泛的應用。水凝膠與導電材料復合后，可以實現電子導電，展現出優異的生物組織-電子器件界面特性，已經實現了多種檢測、診斷和治療功能。

但和硅基電子器件相比，水凝膠電子器件因為缺少半導體水凝膠材料，尚無法實現豐富的集成電路功能，例如開關、整流、運算、放大等。

芝加哥大學王思泓研究團隊于 10 月 24 日在 Science 上發表了題為“Soft hydrogel semiconductors with augmented biointeractive functions”的論文，開發了一種溶劑親和力誘導組裝方法，將不溶于水的聚合物半導體整合到雙網絡水凝膠中。

論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adp9314

▲ 水凝膠半導體用于生物界面多模式應用

他們將聚合物半導體 p (g2T - T) 與用于形成水凝膠的單體丙烯酸在二甲亞砜中混合，經紫外光交聯形成雙網絡結構。

這種半導體模量軟至 81 kPa，拉伸率達 150%，載流子遷移率高達 1.4 cm2 V?1 s?1。當它們與生物組織界面接觸時，與組織相近的模量可以減輕免疫反應。

水凝膠的高孔隙率增強了半導體-生物流體界面上的分子相互作用，從而實現了更高響應的光調節和更高靈敏度的體積生物傳感。

▲ 水凝膠半導體形成過程中的形態演化

▲ 凝膠半導體薄膜的電學和機械性能

查詢獲悉，北京大學材料科學與工程學院雷霆研究員課題組也曾提出半導體水凝膠設計策略。他們通過將水溶性陽離子共軛高分子用抗離子交聯或與其他水凝膠共混形成多網絡結構，基于半導體水凝膠首次實現了具有開關特性的半導體水凝膠器件和邏輯電路，并實現了生物電信號的原位高信噪比放大。相關工作以“N-type Semiconducting Hydrogel”為題于今年 5 月發表在 Science。

論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adj4397