Low-impedance tissue-device interface using homogeneously conductive hydrogels chemically bonded to stretchable bioelectronics

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作者
Yoonsoo Shin,Hyun Su Lee,Yongseok Joseph Hong,Sung‐Hyuk Sunwoo,Ok Kyu Park,Seung Hong Choi,Dae‐Hyeong Kim,Sangkyu Lee
出处
期刊:Science Advances [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:10 (12): eadi7724-eadi7724 被引量:125
标识
DOI:10.1126/sciadv.adi7724
摘要

Stretchable bioelectronics has notably contributed to the advancement of continuous health monitoring and point-of-care type health care. However, microscale nonconformal contact and locally dehydrated interface limit performance, especially in dynamic environments. Therefore, hydrogels can be a promising interfacial material for the stretchable bioelectronics due to their unique advantages including tissue-like softness, water-rich property, and biocompatibility. However, there are still practical challenges in terms of their electrical performance, material homogeneity, and monolithic integration with stretchable devices. Here, we report the synthesis of a homogeneously conductive polyacrylamide hydrogel with an exceptionally low impedance (~21 ohms) and a reasonably high conductivity (~24 S/cm) by incorporating polyaniline-decorated poly(3,4-ethylenedioxythiophene:polystyrene). We also establish robust adhesion (interfacial toughness: ~296.7 J/m2) and reliable integration between the conductive hydrogel and the stretchable device through on-device polymerization as well as covalent and hydrogen bonding. These strategies enable the fabrication of a stretchable multichannel sensor array for the high-quality on-skin impedance and pH measurements under in vitro and in vivo circumstances.
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