PG电子正在过去的几十年里，刚性金属和硅造成的电极和电子配置仍然被平常使用于监测和调度心脏的电流。然而，这些刚性生物电子配置的构造和特征使它们正在符合心脏的动态和丰富运动方面存正在限造性，能够导致首要的并发症，如心肌构造毁伤、血栓变成、心律不齐和配置窒碍。为了降服这些题目，科学家和工程师们早先研发软性生物电子配置，这些配置由柔性和导电的原料组成，或许更好地符合心脏的运动，并供给更高的诊断切实性和歇养成绩。

　　· 心脏的电心理状况可能通过生物电子技巧举办监测和调控，用于血汗管疾病的诊断和歇养。

　　· 可变形、导电的生物电子配置可能打算为与心脏构造接触，拥有高诊断切实性和歇养成绩，用于治理血汗管疾病。

　　· 软电子原料，如导电荟萃物、水凝胶、液态金属和可伸缩纳米复合原料，可能达成与构造的周密贴合，处分刚性生物电子配置的刻板不可家题目。

　　· 软生物电子配置可能打算为多通道阵列，用于三维心脏照射、限度歇养、心脏调度和刻板限度。

　　软生物电子配置的打算和原料可能通过变动它们的构造或行使实质上软性的电子原料来使其正在刻板上变得柔弱，以使其与软体构造刻板上兼容。这些战术可能联络行使，以最大化生物电子配置的柔弱性。

　　1.构造伎俩：可能采用两种苛重打算战术来降低实质上刚性或脆性原料的柔韧性和/或可拉伸性：可能造作超薄配置以最幼化弯曲刚度并降低柔性，或者可能将配置形式纳入个中以摄取刻板应力并降低可拉伸性。通过将配置厚度从毫米级低落到几微米（或更低），可能将配置的刚度低落几个数目级，使配置愈加柔弱或可折叠，尽管原始原料是刚性或脆性的。Mesh形势的阵列设备、蛇形形势的互连图案、弹簧状螺旋构造和其他类型的切割打算可认为超薄配置供给特另表可变形性。

　　2.原料伎俩：实质上软性的电子原料拥有与软构造犹如的模量。这些征求导电荟萃物、导电水凝胶、液态金属和可拉伸导电纳米复合原料。这些原料批准监测和调控电导电正在电活性构造中的传导，如肌肉和神经。

　　3.导电荟萃物：导电荟萃物是绝缘的，但可能通过打算功用基团使它们拥有导电性。比方，聚乙炔、聚对苯二甲酸、聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩等导电荟萃物可能通过分子掺杂或打点以降低其导电性。

　　4.导电水凝胶：导电水凝胶平常由导电填料（如导电荟萃物、金属盐、离子液体或导电纳米原料）构成，它们正在摄取和坚持水的同时或许传输电子。

　　5液态金属：液态金属（如镓、共熔镓铟和镓铋锡）拥有高导电性和表面上的无尽可拉伸性。然而，它们能够拥有细胞毒性，因而须要封装以防守吐露。

　　6.可拉伸导电纳米复合原料：这些由导电纳米填充原料（如金属纳米原料、碳纳米原料）和弹性荟萃物构成，或许达成高电功能和固态构造-配置界面。

　　这些差另表原料伎俩拥有各自的益处和限度，可能依照特定使用采取合意的原料。别的，大范围坐褥和牢靠性方面依旧存正在寻事，须要进一步考虑和刷新。

　　图1 生物电子配置PG电子。a，刚性生物电子配置正在血汗管疾病歇养中存正在多个倒霉成分。b，软性生物电子配置可能通过工程化超薄构造使刚性原料变得柔韧，或者通过使用可变形打算使柔性原料拥有伸缩性。c，生物构造与各样原料之间的杨氏模量差别。d，柔性聚酰亚胺基底和弹性水凝胶的原料-构造界面。

　　1. 与心脏构造的兼容性：软植入生物电子技巧被打算成与心脏构造相兼容。心脏肌肉（心肌）和血管拥有差另表刻板特征，因而这些软件件必需或许符合这些构造的特质。作品提到了心脏肌肉的弹性模量约为15千帕斯卡（kPa），而血管的模量约为2.64 × 10^2 kPa。

　　2. 电极安装：古板的血汗管配置平常行使刚性电极毗连到刚性的血管导线末尾，这限度了可能植入的电极数目。软生物电子技巧可能更具弹性地包裹统统心脏轮廓，这意味着可能安置更多的电极电子，用于记实和刺激心脏的电营谋电子。这种伎俩使得三维高离别率的心脏照射成为能够，有帮于精准诊断和歇养心脏疾病。

　　3. 心脏照射：心脏电营谋的及时监测对付诊断心脏疾病至闭紧张。比方，心肌雍塞（心脏梗死）和心力衰竭的一个症结目标是心电信号的幅度低落和限度传导延迟，这些特色难以用古板的刚性电极丈量电子，由于它们不行有用地与心脏轮廓接触。软生物电子配置可能更好地符合动态跳动的心脏，从而达成更好的电信号记实。

　　4. 电极原料：作品先容了差别类型的电极原料，征求硅纳米薄膜、有机电化学晶体管和弹性原料等。这些原料须要具备柔韧性，以符合心脏的运动，同时坚持足够的导电功能，以确保牢靠的信号记实。

　　5. 心脏刺激：软生物电子技巧还可能用于心脏刺激，征求起搏器PG电子。与古板的刚性起搏器差别，软件件可能正在心脏的特定身分以及较大的区域举办电刺激，从而改革电营谋差别步等题目。

　　6. 刻板辅帮安装：当电刺激不敷以规复心脏功用时，能够须要刻板辅帮安装。这些安装通过模拟心脏的运动来改革心脏功用。比方，柔弱的刻板套可能通过压缩和挽回心脏来改革心脏的泵血功用。

　　7. 植入式能源来历：作品提到了差别类型的植入配置的电源来历。有些配置行使可生物降解原料，而另少许则从心跳中获取动能。这有帮于伸长植入配置的寿命。

　　图2 软可植入生物电子配置。a，行使软生物电子配置举办心脏传导照射。b，植入正在左前降支冠状动脉（用黄色箭头默示）上的多通道传感器阵列。依照脉冲激活的相对去极化韶华天生彩色舆图。白色箭头默示起搏电极。c，植入正在大鼠心脏轮廓的可伸缩有机电化学晶体管（OECT）阵列。d，依照四个韶华点的一齐节点修建的空间电压图。e，行使软生物电子配置举办电刺激疗法。f，植入正在大鼠心脏上的心表网格。正在心肌梗死（MI）后，通过心表网格举办电刺激后，大鼠心脏的左心室舒张末期直径（LVESD）和减弱功用取得改革。g，植入正在猪心上的大面积多通道电极阵列，用于输送电刺激。h，用于规复心脏功用的刻板辅帮安装。i，植入正在心脏模子中的被动心脏成型套（HeartNet）配置。j，猪心上的环周（左侧）和挽回（右侧）软性套动器。

　　1. 软穿着式生物电子配置：这些配置可能附着正在皮肤上，用于非侵入性地诊断和歇养血汗管疾病。它们或许监测体温、血压、pH值、血氧饱和度、心电图（ECG）信号、心率以及构造电导（阻抗），而且可能及时监测患者的状况、早期诊断血汗管疾病或优化歇养。别的，它们还可能用于及时输药。这些配置有帮于降低患者的监测和歇养成绩，格表是正在手术和重症监护中。

　　2. 穿着式血氧饱和度传感器：这些配置用于监测患者的血氧饱和度，即氧合血红卵白（HbO2）占总血红卵白（Hb）的比例。它们是症结的性命体征监测器材，越发正在手术或重症监护中。这些配置行使LED和光电探测器来丈量血液中的Hb和HbO2的差别光摄取率，以揣测氧饱和度。为了得回切实的丈量结果，这些配置必需与皮肤举办同等性接触，这正在行使刚性配置时能够会受到限度。柔弱、无线和微型化的血氧仪仍然开采出来，可能更好地符合皮肤的弯曲和拉伸，达成更安宁的监测。

　　3. 穿着式心脏监测配置：这些配置用于监测心脏电营谋，征求心电图（ECG）信号。它们须要高质地的电极与皮肤接触，以确保长韶华丈量的高信噪比。柔弱、可穿着的ECG电极可能达成更安宁的持久监测，而且可能集成无线数据传输技巧，便当高质地的监测。

　　4. 跨皮肤药物递送配置：这些配置用于通过皮肤递送药物。个中，离子导入技巧（iontophoresis）可能通过正在皮肤上筑造电场来推动电荷药物的递送。柔弱的离子导入配置可能达成更好的皮肤接触，从而降低递送恶果。

　　图3 软可穿着生物电子配置。a，用于血汗管疾病歇养的软可穿着生物电子配置。b，行使荟萃物发光二极管（PLEDs）和有机光电探测器（OPD）的软氧合度传感器的构造和任务道理。软氧合度传感器可能装配正在食指上。c，附着正在婴儿胸部的软心电图（ECG）贴片。软ECG贴片也可能绕正在杆上。d，可穿着的非侵入性心电图成像记实夹克。插图显示了可能使专一脏传导的照射结果来确定受损心肌的身分的能够性。e，软离子透析输药。软水凝胶基透皮输药贴片的光学图像。

　　终末，论文协商了软可穿着和可植入生物电子技巧面对的寻事和预测，以及奈何刷新这些技巧以降低其正在血汗管疾病诊断和歇养中的成效。

　　1. 无线供电：软生物电子配置平常依赖电池供电，而电池须要按期调动，这平常须要侵入性的措施。为了然决这个题目，可能行使无线供电技巧或摩擦电能收罗技巧。无线供电愚弄电磁场通过电磁耦合从发射天线（发射器）传输能量到吸收天线（吸收器）。然而，因为人体构造之间的水分较多，能量传输恶果有限。另一方面，柔弱的生物电子配置可能更好地符合器官弧线轮廓，降低了无线. 心脏运动的光遗传学限度：古板的电学方法限度心脏运动能够会导致构造烧伤、导线侵蚀、电极-构造界面阻抗补充等题目。因而，可能行使光遗传学来推动或遏抑心脏细胞的激活，通过差别波长的光来达成精准的定位刺激。光遗传学批准将刺激精准限造正在光照区域，从而可能用于光电歇养，如电复律、除颤和熔解。

　　3. 生物黏合剂用于配置-构造界面：软电子配置与活体构造之间须要安闲、导电和同等的界面，以便正在不惹起不适或构造毁伤的景况下推动信号相易。一种生物电子-构造界面原料将光固化共价搜集和离子搜集联络正在一同，拥有稠密的蜜糖状特征，可能附着正在丰富的器官轮廓并与界面的两侧联络。别的，该原料透后、电导且可能正在体内十足摄取，很是适合权且植入。

　　4. 人为智能（AI）的数据阐明：AI可认为血汗管疾病的疾捷和精准诊断供给有用的器材。AI可能打点大宗数据，拥有高揣测速率，因而仍然用于血汗管阐明。比方，深度神经搜集可能通过演练AI来主动诊断12导联心电图（ECG）的很是。别的，AI和ECG的集成可能成为心脏很是的表型器材，如左室减弱功用窒塞、潜正在纤颤、高钾血症和肥厚性心肌病。

　　图4 软生物电子配置的机会和寻事PG电子。a–c，先辈的电源体系（面板a）征求无线能量传输（面板b）和静电能量收罗（面板c）。d，光学调造心脏。e，记实的心脏信号描绘自愿跳动（左）和光学调造信号（右）。f，带有柔性构造的可植入微型发光二极管（LED）刺激器。g，人为智能（AI）辅帮血汗管疾病治理。

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