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Ultrasoft,sensitive fiber-like sensor by assembly of bacterial cellulose(BC)nanofibrils and BC molecules for biocompatible strain sensing

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Nano Research 2023年第3期16卷 4067-4076页

作者： Si Meng Yuyan Zhang Nihuan Wu Cheng Peng ZhiYao Huang Zhengjie Lin Cheng Qi Zhou Liu Tiantian Kong College of Chemistry and Environmental Engineering Shenzhen UniversityShenzhen 518000China Department of Biomedical Engineering School of MedicineShenzhen UniversityShenzhen 518000China D Printing Clinical Translational and Regenerative Medicine Center Shenzhen Qianhai Shekou Free Trade Zone HospitalShenzhen 518067China College of Mechatronics and Control Engineering Shenzhen UniversityShenzhen 518000China Department of Urology Inst Translat MedThe First Affiliated Hospital of Shenzhen UniversityShenzhen Second People’s HospitalShenzhen 518000China

The development of implantable bioelectronics is driven by emerging applications including continuous health monitoring and human-machine interfacing.The mechanical mismatch between implanted bioelectronics and tissues not only compromises device accuracy,but also causes interference with tissues undesirably.To address this issue,it is necessary to develop ultrasoft and biocompatible fiber strain sensor with proper stretchability and sensitivity.Here,we fabricate a bacterial cellulose-based sensing fiber which possesses the stretchability and elastic modulus(~102 kPa)close to those of soft tissues.In addition,such fiber has high sensitivity to tiny tensile force/strain(8.8×10^(−3)N/2.5%)and low cell cytotoxicity.These excellent properties make the bacterial cellulose(BC)-based sensing fiber an excellent candidate of implantable bioelectric devices for monitoring subtle motions of organs.We demonstrate this by applying it for continuous monitoring of human pulse and bullfrog heartbeats.The(BC/oxBC)@PANI(ox=oxidized and PANI=polyaniline)fibers can further be woven into an array sensor and serve more complex sensing functions,such as multipoint force perception and shape recognition as demonstrated.

关键词： bioelectronics fiber bacteria cellulose spinning sensor

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