隨著生物醫學技術的進步和人們對健康監測需求的增加，可穿戴和植入式生物電子設備引起了廣泛關注。生物電子設備是指與生物系統接口以監測或刺激生理過程的設備。這些系統能夠與人體無縫集成，從而提供實時的預防策略、早期診斷和醫療**。然而，傳統生物電子設備通常是剛性且不可伸展的，而人體組織和器官則是柔軟且動態的。這種機械特性的差異導致了設備與組織之間的機械不匹配，從而引發了組織損傷、**反應和慢性炎癥等問題。此外，剛度的不匹配還會導致設備與皮膚和器官接觸**，粘附性差和脫層，從而妨礙電、化學、機械和光信號的有效傳輸。

因此，科學家們開始研究軟性和可拉伸的生物電子材料和設備。軟性生物電子設備可以通過使用具有低彈性模量（<1–10 MPa）的功能性電子聚合物及其與納米級或微米級無機材料的復合材料，克服傳統設備的局限性。此外，通過將薄層（<1 μm）的無機設備層圖案化為蛇形幾何結構，即使是本質上不可伸展的材料也可以實現低彎曲剛度和可伸展性。通過這些材料和設計策略，科學家們能夠開發出模擬皮膚特性的有機和混合材料，例如柔軟性、可拉伸性、自愈能力、可降解性和透氣性。這些進展使得生物電子設備能夠更好地與人體組織和器官集成，從而減少機械不匹配帶來的問題。

為了解決這些挑戰，斯坦福大學（Stanford University）鮑哲南教授等在“Nature Reviews Bioengineering”期刊上發表了題為“Skin-inspired soft bioelectronic materials, devices and systems”的*新論文。本研究解決了傳統生物電子設備在機械匹配、穩定性和可靠性方面的問題，提出了使用軟性和可拉伸材料的解決方案。具體而言，研究人員通過分子級材料設計開發出具有皮膚啟發特性的材料，包括柔軟性、可拉伸性、自愈能力、可降解性和透氣性。這些材料被應用于開發軟性生物電子設備，如可拉伸電極、晶體管和傳感器，以更好地與人體不同部位接口。此外，研究還探討了從有線笨重儀器到定制印刷電路板（PCB）基混合系統、應變工程軟集成電路和本質軟系統的軟性生物電子設備集成策略。通過這些研究和開發，軟性生物電子設備不僅能夠進行高保真度的健康監測和信號調理，還能夠實現多功能性，如模擬皮膚的觸覺敏感性、通過人工神經形態設備編碼和傳輸感官信息，以及在體內降解而不產生有毒副產物的能力。*終，這些進展將推動下一代數字醫療的發展，實現更**和個性化的健康管理。

（1）實驗**實現了軟性和可拉伸生物電子設備與人體組織的自然接口

通過分子設計和材料**，**實現了具有皮膚啟發特性的柔性電子材料，包括柔軟性、可拉伸性、自愈能力、可降解性和透氣性。這些材料在生物電子設備中的應用使得設備能夠更好地貼合人體組織，減少了因機械不匹配引起的組織損傷和**反應。

（2）實驗通過開發功能性電子聚合物和混合材料，實現了高性能軟性生物電子設備

通過幾何圖案化薄層無機設備層和納米級到微米級無機材料的嵌入，實現了低彈性模量的功能性電子聚合物。這些材料具有優異的電、化學和機械性能，使得軟性生物電子設備在實際應用中表現出色，包括在皮膚表面進行高保真度健康監測和在組織內部進行信號記錄和調制。

（3）基于軟性生物電子材料，開發了多種生物電子設備，用于健康監測和**

使用這些材料，開發了可拉伸電極、晶體管和傳感器，能夠在皮膚和組織上無縫接口，進行神經、肌肉和生理活動的多模式監測。實驗結果顯示，這些設備能夠實時獲取并無線傳輸數據，為早期診斷和個性化醫療提供重要支持。

（4）實驗展示了軟性生物電子設備的系統集成策略

通過將這些設備集成到獨立的軟性生物電子系統中，解決了傳統設備中布線復雜和設備笨重的問題。實驗展示了從有線系統到基于柔性印刷電路板的混合系統、應變工程軟系統以及本質軟系統的演變。這些系統集成策略包括無線通信、電源管理、互連和封裝技術，使得軟性生物電子設備在實際應用中更加高效和可靠。

（5）實驗提出了未來軟性生物電子設備的應用前景

實驗結果表明，未來軟性生物電子設備不僅可以在**假肢中模擬皮膚的觸覺敏感性，還可以通過人工神經形態設備傳輸感官信息，甚至實現瞬態植入設備在體內的無毒降解。這些技術將推動下一代數字健康護理的發展，通過實時監測生理狀況并與醫療提供者共享數據，實現更先進的醫療診斷和**。