[发明专利]基于肽自组装超分子水凝胶的柔性电子皮肤及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于肽自组装超分子水凝胶的柔性电子皮肤及其制备方法。柔性电子皮肤包括基底和布置在基底上的传感单元，采用肽自组装超分子水凝胶作为基底，采用功能导电填料掺杂的肽自组装超分子水凝胶作为传感单元；肽自组装超分子水凝胶中加入天然高分子、合成高分子、蛋白质而形成双网络水凝胶，或加入离子、纤维材料，或用物理化学调控内部肽自组装体的微观形貌。本发明通过形成双网络、调节单一肽自组装体形貌等方法对肽自组装超分子水凝胶进行强化，在维持良好生物相容性的同时满足了制造柔性电子皮肤的机械性能要求，自组装体形貌及机械性能可调，能够利用敏感材料与基底材料的机械强度差异增加触觉传感单元的检测灵敏度。

技术领域

本发明涉及一种柔性电子皮肤及其制备方法，尤其涉及一种基于肽自组装超分子水凝胶的柔性电子皮肤及其制备方法。

背景技术

近年来，模仿人体皮肤结构发展而来的柔性电子皮肤技术受到极大关注。作为一种集成化的检测平台，柔性电子皮肤能够实现分布式信息检测、通信及信号处理、能量转化及存储等功能，在智能假肢、伤口修复、动作检测、医疗诊断、人机交互等领域均有广阔的应用前景。

现阶段的柔性电子皮肤大多采用高分子聚合物作为基底材料，具有良好的柔性、延展性，相对稳定的化学性质，以及不可逆的交联过程。这类基于高分子材料的柔性电子皮肤大多作为人体可穿戴式电子设备，或应用于人造假肢、工业机械手等的分布式触觉检测。目前，部分技术先进的高分子柔性电子皮肤产品已经具备较高的器件高集成度，能够实现触觉、温度、光学、化学等信息的多功能检测，部分产品还具有自我供能、自我修复、可生物降解等特殊功能。

随着神经探针、人机接口等技术的蓬勃发展，植入式电子设备将成为电子皮肤的新发展方向。受到材料生物相容性的制约，高分子柔性电子皮肤存在生物排异反应，且不可逆的交联过程造成其机械性能不易操控，难以适应新一代植入式电子皮肤的发展趋势。

发明内容

基于上述技术背景中存在的问题，结合肽自组装超分子水凝胶固有的生物相容性和物化性能调控的灵活性，本发明提出了一种基于肽自组装超分子水凝胶的柔性电子皮肤。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一、一种基于肽自组装超分子水凝胶的柔性电子皮肤：

所述的柔性电子皮肤包括基底和传感单元，传感单元布置在基底上，采用肽自组装超分子水凝胶作为柔性电子皮肤的基底，采用功能导电填料掺杂的肽自组装超分子水凝胶作为柔性电子皮肤的传感单元。

所述的肽自组装超分子水凝胶中含有天然或人工合成的短肽或长肽、蛋白质水解所得的短肽或长肽、物理化学修饰的短肽或长肽，使电子皮肤的基底材料在兼具绝缘层功能的同时具有固有的生物相容性及其他指定的生物活性功能。

所述的短肽组成氨基酸不多于5个，如FF等；所述的长肽组成氨基酸多于 5个，如C₁₂-GAGAGAGY等。

所述的蛋白质水解所得的短肽或长肽为丝素蛋白水解所得的肽序列等。

所述的物理化学修饰的短肽或长肽为Fmoc-肽、PEG-肽、脂肽等。

所述的肽自组装超分子水凝胶自组装形貌调控方式调控。

向所述肽自组装超分子水凝胶中加入天然高分子、合成高分子、蛋白质而形成双网络水凝胶，或向肽自组装超分子水凝胶中加入离子、纤维等强化材料，或采用物理、化学等方法调控肽自组装超分子水凝胶内部肽自组装体的微观形貌，以此增强肽自组装超分子水凝胶的机械性能。

所述天然高分子为壳聚糖、纤维素等。

所述的合成高分子如GelMA、海藻酸钠等。

所述的蛋白质为丝素蛋白、胶原蛋白等。

所述的离子为钙离子。