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Cooperative Chemical Coupling and Physical Lubrication Effects Construct Highly Dynamic Ionic Covalent Adaptable Network for High-Performance Wearable Electronics

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CCS Chemistry 2023年第5期5卷 1096-1107页

作者： Lijie Sun Hongfei huang Qingbao Guan Lei Yang Luzhi Zhang benhui hu Rasoul Esmaeely Neisiany Zhengwei You Meifang Zhu State Key Laboratory for Modification of Chemical Fibers and Polymer Materials College of Materials Science and EngineeringInstitute of Functional MaterialsResearch Base of Textile Materials for Flexible Electronics and Biomedical Applications(China Textile Engineering Society)Shanghai Engineering Research Center of Nano-Biomaterials and Regenerative MedicineDonghua UniversityShanghai 201620 Key Laboratory of Clinical and Medical Engineering School of Biomedical Engineering and InformaticsNanjing Medical UniversityNanjing 211166 Department of Materials and Polymer Engineering Faculty of EngineeringHakim Sabzevari UniversitySabzevar ***

Covalent adaptable networks(CANs),which combine the benefits of traditional thermosets and thermoplastics,have attracted considerable attention.The dynamics of reversible covalent bonds and mobility of polymer chains in CANs determine the topological rearrangement of the polymeric network,which is critical to their superior features,such as self-healing and reprocessing.Herein,we introduce an ionic liquid to dimethylglyoximeurethane(DOU)-based CANs to regulate both reversible bond dynamics and polymer chain mobility by cooperative chemical coupling and physical lubrication.Small-molecule model experiments demonstrated that ionic liquids can catalyze dynamic DOU bond exchange.Ionic liquid also breaks the hydrogen bonds between polymeric chains,thereby increasing their mobility.As a combined result,the activation energy of the dissociation of the dynamic network decreased from 110 to 85 kJ mol^(−1).Furthermore,as a functional moiety,the ionic liquid imparts new properties to CANs and will greatly expand their applications.For example,the consequent conductivity of resultant ionic CAN(iCAN)has demonstrated a great power to build high-performance multifunctional wearable electronics responsive to multiple stimulations including temperature,strain,and humidity.This study provides a new design principle that simultaneously uses the chemical and physical effects of two structural components to regulate material properties enabling novel applications.

关键词： covalent adaptable networks polyurethane self-healing recycling ionic skin

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Mapping the Piconewton Cellular Forces and its Applications in Diagnosis and Therapy

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医用生物力学 2019年第A1期34卷 142-142页

作者： benhui hu School of Biomedical Engineering and Informatics Nanjing Medical University

Mechanical forces produced from cells regulate cell functions and fate for tissue development and regeneration.Knowledge in mechanobiology thus provides new strategy for diagnosis and prosthetics.In our work,we develop a platform which could precisely detect cellular traction force with resolution of 100 pN,enabling quantification of chemotherapy at early stage,re-epithelialization and cell collision.Additionally,a better solution for antimicrobial dressing managing infection has been provided by modifying the surface to enable both the disruption on biofilm and the elimination of engaged planktonic bacteria.Mechanobiological study demonstrated our dual-function surface remains harmless to host mammalian cells during thermalablation.Our design could pave the way further for creating soft miniaturized medical robots that defend our living system via safe interaction down to cellular level.

关键词： Piconewton Cellular Forces Applications Therapy

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基于纳米离子储层的双网络胃穿孔封堵水凝胶

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Science China Materials 2022年第3期65卷 827-835页

作者：袁月辉吴昊任雪洋王建武刘瑞清胡本慧顾宁 School of Biomedical Engineering and Informatics Nanjing Medical UniversityNanjing 211166China State Key Laboratory of Bioelectronics Jiangsu Key Laboratory for Biomaterials and DevicesSchool of Biological Science and Medical EngineeringSoutheast UniversityNanjing 210009China School of Materials Science and Engineering Nanyang Technological UniversitySingapore 639798Singapore Jiangsu Key Laboratory of Xenotransplantation Nanjing Medical UniversityNanjing 211166China

近年来,对于可注射水凝胶用于内部组织损伤修复的研究取得了一定进展,但将此类水凝胶用于胃穿孔治疗时,依然面临强酸性胃液及胃壁的剧烈形变带来的严峻问题.鉴于此,我们提出了一种基于纳米离子储库(INR)的双网络水凝胶策略,该水凝胶具... 详细信息

近年来,对于可注射水凝胶用于内部组织损伤修复的研究取得了一定进展,但将此类水凝胶用于胃穿孔治疗时,依然面临强酸性胃液及胃壁的剧烈形变带来的严峻问题.鉴于此,我们提出了一种基于纳米离子储库(INR)的双网络水凝胶策略,该水凝胶具有优异的黏附和机械性能,可以简便地涂覆于穿孔部位,在封堵穿孔的同时促进组织修复.结果显示,在蓝光条件下,聚丙烯酰胺(PAM)可以于5 s内在胃组织上交联形成第一重网络,并通过机械互锁增强黏附性能;此外,纳米羟基磷灰石作为纳米离子储库可在酸性环境下释放Ca^(2+),与海藻酸钠(SA)形成第二重网络,抑制水凝胶在胃液中的溶胀.同时,通过在体系中引入碳二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺(EDC/NHS),可以促进水凝胶-组织界面上酯酰胺共价键的形成,从而进一步增强黏附力.因此我们认为,这种通过纳米离子储库策略获得的双网络水凝胶有望用于解决胃穿孔乃至其他类似的生物医学问题.

关键词：穿孔部位酸性胃液组织界面胃穿孔纳米离子组织修复胃组织黏附性能

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MatriXX测量近距离放疗放射源驻留时间精度的方法研究

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中国医学物理学杂志 2021年第5期38卷 551-555页

作者：江芬芬胡本辉江西省妇幼保健院肿瘤放疗室江西南昌330006

目的:应用二维电离室矩阵(MatriXX)测量近距离放疗后装机中192Ir在不同间距驻留点的驻留时间,并与治疗计划系统(TPS)计算的驻留时间作比较,验证放射源驻留时间的精准度。方法:采用不同角度的宫腔管(15°、30°、45°)分别粘贴在MatriXX... 详细信息

目的:应用二维电离室矩阵(MatriXX)测量近距离放疗后装机中192Ir在不同间距驻留点的驻留时间,并与治疗计划系统(TPS)计算的驻留时间作比较,验证放射源驻留时间的精准度。方法:采用不同角度的宫腔管(15°、30°、45°)分别粘贴在MatriXX表面,通过后装治疗计划系统设计不同计划,计划的治疗长度设为10 cm,各个驻留点权重和时间相等,重复执行5次计划,通过MatriXX记录数据。根据临床后装治疗的要求,用MatriXX测量不同驻留点间距(2.5、5.0、10.0 mm)的时间,开展后装源驻留时间重复性和准确性实验。结果:用MatriXX测量近距离后装源不同驻留间距对应的驻留时间相对于TPS计划系统计算时间的偏差均小于±1%。另外,当驻留点间距为2.5 mm时,其驻留时间偏差最大,为0.9%;驻留点间距为10 mm时,其时间偏差最小为0.3%。结论:在合适的驻留间距范围内用MatriXX验证近距离放疗放射源驻留时间和重复性方法准确可靠,经济适用,同时选择较大的驻留间距可提高测量驻留时间的精度。

关键词：二维电离室矩阵近距离放疗驻留时间驻留间距

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用于深部组织微创及无创连续监测的柔性电子器件

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中国科学：化学 2022年第11期52卷 2027-2044页

作者：袁月辉唐文杰吴昊陈士晟任雪洋胡本慧顾宁南京医科大学生物医学工程与信息学院南京211166 东南大学生物科学与医学工程学院生物电子学国家重点实验室江苏省生物材料与器件重点实验室南京210096

深部组织信号与疾病间有着强烈的相关性,临床上对深部组织的检测诊断一般依赖于医学影像设备等大型仪器,成本高昂且不利于长期监测.不同于笨重的大型设备,微创及无创的柔性电子器件可以在体长期佩戴,实现深部组织信号的连续采集,有助于... 详细信息

深部组织信号与疾病间有着强烈的相关性,临床上对深部组织的检测诊断一般依赖于医学影像设备等大型仪器,成本高昂且不利于长期监测.不同于笨重的大型设备,微创及无创的柔性电子器件可以在体长期佩戴,实现深部组织信号的连续采集,有助于疾病的早期诊断,进行精准化、个性化治疗.在本综述中,我们讨论了深部组织的生理、生化信号的检测机制,重点分析器件的制备方法、关键性能指标以及数据无线传输技术.最后提出了该领域存在的挑战和可能的解决策略.

关键词：柔性电子器件深部组织感知健康监测

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TRIM37在宫颈癌中的表达及临床意义

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实用癌症杂志 2022年第7期37卷 1092-1095页

作者：刘雅雯章玲玲胡本辉李凌江西省妇幼保健院 330038

目的检测宫颈癌组织中TRIM37的表达水平,分析其与宫颈癌患者的临床病理因素之间的关联及对预后的影响。方法应用Western blot法检测8对新鲜的宫颈癌组织及癌旁组织中TRIM37的表达水平;免疫组化检测131例宫颈癌石蜡标本中TRIM37的表达情... 详细信息

目的检测宫颈癌组织中TRIM37的表达水平,分析其与宫颈癌患者的临床病理因素之间的关联及对预后的影响。方法应用Western blot法检测8对新鲜的宫颈癌组织及癌旁组织中TRIM37的表达水平;免疫组化检测131例宫颈癌石蜡标本中TRIM37的表达情况,采用卡方检验分析TRIM37的表达与临床病理因素间的相关性,随访患者的生存并分析可能影响患者生存的预后因素。结果相较于宫颈癌旁组织,癌组织中的TRIM37表达水平相对较高。卡方检验结果提示:TRIM37的表达与肿瘤直径(P=0.005)、淋巴结转移(P=0.007)及FIGO分期(P=0.000)相关。生存结果提示:TRIM37表达高的宫颈癌患者,总生存时间(OS)明显少于表达低的患者(40个月VS.70个月;P=0.001)。COX回归分析显示:FIGO分期晚、淋巴结转移、TRIM37高表达均是导致患者生存预后差的相关因素。结论TRIM37在宫颈癌组织中的表达明显高于癌旁组织,且TRIM37高表达是宫颈癌患者生存的预后不良因素。

关键词：宫颈癌 TRIM37 表达水平临床病理因素

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碳纳米管负载的金纳米颗粒修饰有机电化学晶体管传感器及其对多巴胺的检测

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微纳电子技术 2022年第9期59卷 891-898,965页

作者：刘瑞清邵小东王金芝赵苏旭高可炎臧予安琪余善成胡本慧南京医科大学生物医学工程与信息学院南京211166 南京医科大学附属眼科医院南京211166

多巴胺(DA)是中枢神经系统中一种重要的神经递质,通过柔性可穿戴传感器对其进行实时检测具有潜在临床应用价值。为了实现对多巴胺高灵敏的检测,以聚3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸(PEDOT∶PSS)为沟道材料制备了有机电化学晶体管(OECT)... 详细信息

多巴胺(DA)是中枢神经系统中一种重要的神经递质,通过柔性可穿戴传感器对其进行实时检测具有潜在临床应用价值。为了实现对多巴胺高灵敏的检测,以聚3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸(PEDOT∶PSS)为沟道材料制备了有机电化学晶体管(OECT)传感器。并通过利用多壁碳纳米管(MWCNT)负载的金纳米颗粒(AuNP-PDA@MWCNT)修饰OECT的栅极,有效提升了传感器对多巴胺的检测能力,检测范围宽(100 pmol/L~1 mmol/L),检测灵敏度高(在1μmol/L~1 mmol/L浓度范围内为247.9 mV/decade,是未修饰传感器的2.65倍),检测限低(100 pmol/L),而且对潜在的干扰物(如抗坏血酸、尿酸和葡萄糖等)展现出较好的抗干扰性能,在可穿戴设备方面具有很好的应用前景。

关键词：传感器碳纳米管(CNT) 金纳米颗粒(AuNP) 有机电化学晶体管(OECT) 可穿戴设备多巴胺(DA)

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Intelligent Decision Making Framework for 6G Network

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China Communications 2022年第3期19卷 16-35页

作者： Zheng hu Ping Zhang Chunhong Zhang benhui Zhuang Jianhua Zhang Shangjing Lin Tao Sun State Key Laboratory of Networking and Switching Technology Beijing University of Posts and TelecommunicationsBeijing 100876China Key Laboratory of Universal Wireless Communications Ministry of EducationBeijing 100876China Infrastructural Network Technology Research Department China Mobile Research InstituteBeijing 100053China

Sixth Generation(6G)wireless communication network has been expected to provide global coverage,enhanced spectral efficiency,and AI(Artificial Intelligence)-native intelligence,etc.To meet these requirements,the computational concept of Decision-Making of cognition intelligence,its implementation framework adapting to foreseen innovations on networks and services,and its empirical evaluations are key techniques to guarantee the generationagnostic intelligence evolution of wireless communication networks.In this paper,we propose an Intelligent Decision Making(IDM)framework,acting as the role of network brain,based on Reinforcement Learning modelling philosophy to empower autonomous intelligence evolution capability to 6G network.Besides,usage scenarios and simulation demonstrate the generality and efficiency of IDM.We hope that some of the ideas of IDM will assist the research of 6G network in a new or different light.

关键词： 6G wireless communication network reinforcement learning cognition intelligence

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氢键控制断裂韧性的应力分散超灵敏应变传感器用于稳定的生物力监测

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Science China Materials 2022年第8期65卷 2289-2297页

作者：杨仪卓唐文杰王金毅刘瑞清杨平陈士晟袁月辉徐景丰任雪洋余善成吴昊周云帆翟磊莉邵小东陈泽楠胡本慧 School of Biomedical Engineering and Informatics Nanjing Medical UniversityNanjing 211166China Nanjing Drum Tower Hospital The Affiliated Hospital of Nanjing University Medical SchoolNanjing 210008China School of Materials and Engineering Nanjing Institute of TechnologyNanjing 211167China The Affiliated Eye Hospital of Nanjing Medical University Nanjing 210029China Jiangsu Key Laboratory of Xenotransplantation Nanjing Medical UniversityNanjing 211166China

近年来,柔性应变传感器的迅速发展,拓宽了其在各种机械生理信号监测中的应用范围.在各种应变传感器中,基于裂纹的应变传感器由于其高灵敏度,在监测微小的机械变形方面越来越受到重视.然而,由于导电传感层中裂纹的早期产生和快速扩展导... 详细信息

近年来,柔性应变传感器的迅速发展,拓宽了其在各种机械生理信号监测中的应用范围.在各种应变传感器中,基于裂纹的应变传感器由于其高灵敏度,在监测微小的机械变形方面越来越受到重视.然而,由于导电传感层中裂纹的早期产生和快速扩展导致裂纹传感器工作范围狭窄,限制了其在监测较大生物力学变形中的应用.本研究通过引入缺口不敏感的弹性基底和可调微裂纹的导电层,开发了具有超高灵敏度(应变系数高达2.3×10^(6))和宽工作范围(0%-50%)的应力分散超灵敏应变(SDUS)传感器.此外,高弹性胺基聚合物修饰的聚二甲基硅氧烷衬底没有明显的迟滞,使SDUS传感器对外界刺激能够快速响应(响应时间2.33 ms).通过对桡动脉脉搏、关节运动和声带振动的精确检测,SDUS传感器在医疗健康监测和人机通信方面的能力得到了验证.

关键词：应变传感器关节运动超高灵敏度聚二甲基硅氧烷声带振动机械变形人机通信应变系数

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Cognitive Intelligence Based 6G Distributed Network Architecture

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China Communications 2022年第6期19卷 137-153页

作者： Xiaodong Duan Tao Sun Chao Liu Xiao Ma Zheng hu Lu Lu Chunhong Zhang benhui Zhuang Weiyuan Li Shangguang Wang China Mobile Research Institute Beijing 100053China Beijing University of Posts and Telecommunications Beijing 100086China

5G is envisioned to guarantee high transmission rate,ultra-low latency,high reliability and massive connections.To satisfy the above requirements,the 5G architecture is designed with the properties of using service-based architecture,cloud-native oriented,adopting IT-based API interfaces and introduction of the Network Repository Function.However,with the wide commercialization of 5G network and the exploration towards 6G,the 5G architecture exposes the disadvantages of high architecture complexity,difficult inter-interface communication,low cognitive capability,bad instantaneity,and deficient intelligence.To overcome these limitations,this paper investigates 6G network architecture,and proposes a cognitive intelligence based distributed 6G network architecture.This architecture consists of a physical network layer and an intelligent decision layer.The two layers coordinate through flexible service interfaces,supporting function decoupling and joint evolution of intelligence services and network services.With the above design,the proposed 6G architecture can be updated autonomously to deal with the future unpredicted complex services.

关键词： cognitive intelligence service-based architecture physical network layer intelligent decision layer

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