来自江西科技师范大学和南方科技大学的研究人员在《Chinese Journal of Polymer Science》上发表了一篇综述，探讨了基于水凝胶的生物电子器件的直写成型（DIW）3D打印，如何能够解决刚性电子器件与柔软、不断运动的人体组织之间长期存在的机械不匹配问题。

作者报告称，由硅和金属构建的传统生物电子器件数十年来一直被用于监测和治疗包括帕金森病和心血管疾病在内的病症。但它们的刚性会在组织界面产生应力，随时间推移导致慢性炎症、疤痕形成及器件性能退化。

该综述发现，这种不匹配因生物系统通过离子和分子传递信号而传统电子器件依赖电子这一事实而加剧，这削弱了信号质量并限制了治疗精度。

墨水配方兼顾可打印性与导电性
该综述聚焦于为满足相互竞争的要求而设计的水凝胶墨水：可打印性、导电性、组织黏附性和生物相容性。作者称，这些墨水必须表现出剪切变稀行为，在打印过程中流过细喷嘴，随后固化以保持精确的三维结构。

在导电性方面，综述指出聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)（PEDOT:PSS）是一种领先材料，基于其配制的墨水在约30微米的打印精度下表现出显著的导电性——精细到足以记录单个神经元的信号。

在黏附性方面，根据该综述，由聚(丙烯酸)-N-羟基琥珀酰亚胺（PAA-NHS）、壳聚糖和聚乙烯醇构建的生物黏附水凝胶，实现了足够的界面韧性，能够稳定贴附于跳动的心脏和其他运动器官而不发生分层。

“关键在于我们不再需要在性能与生物相容性之间做选择——我们可以两者兼得，”作者表示，“借助DIW 3D打印，我们可以数字化设计水凝胶墨水，它们在打印时像液体一样流动，但之后变成柔软、黏附且具有电活性的植入体。

“这让我们对这些设备如何与身体交互拥有了从宏观尺度到单神经元级别的前所未有的控制力。我们的愿景是创造身体不会排斥、而是将其接纳为自身一部分的生物电子系统。”

打印电极在信号质量和耐久性方面展现优势
该综述报告，与商业电极相比，DIW打印的水凝胶电极将肌电图信噪比提升了88%，并在超过1万次心跳周期中保持了稳定的心外膜心电图记录。

该技术还实现了约0.7伏的低电压心脏起搏，并在伤口愈合、卒中康复以及葡萄糖和乳酸等生物标志物的实时传感方面显示出潜力。

作者指出，打印用于同时检测多种生物标志物的多电极阵列的能力，可支持连续、实时的健康监测。