高灵敏度和生物相容性一直是人类健康信号智能传感器所追求的性能。在这方面最好的方法之一是无创，这需要可穿戴和超灵敏的生物传感器。细观重建通过分子间模板化成核将聚氨酯(PU)结合到 SF 的细观结构中，从而赋予丝素蛋白 (SF) 优异的机械性能、生物相容性和热稳定性。

图 1. SF/PU 柔性压力传感器的制造策略示意图。(a)丝绸材料层次网络结构的五个层次。(b)用 PU 重构 SF 的结构以获得 SF/PU 杂化材料，该材料具有优异的机械性能和热稳定性。该混合材料用于制备可用于人体运动信号检测的柔性传感器。

原位观察SF的凝胶化过程，证明了PU在SF自组装过程中的诱导作用。SF/PU共晶薄膜通过物理气相沉积赋予导电性，以获得传感器和智能腕带。柔性压力传感器在 0 Pa 到 1500 Pa 的压力下表现出 0.48 KPa-1 的高灵敏度。智能手环可以检测人体手腕上反映的身体信息，例如手指运动引起的腕经反应，以及手腕处的脉搏信号。

图 2. PU 对 SF 自组装过程的影响。(a) SF 和 SF/PU 溶液在凝胶过程中的结构转变。217 nm 处的 CD 强度，表明 β-折叠的变化。(b) 不同比例的SF/PU混合溶液的流变演化。(c) 含有不同添加量 PU 的 SF/PU 混合溶液的光密度 (550 nm) 演变。(d) 基于光密度确定的静态热力学生长曲线。(e) SF/PU 混合β-折叠的形成示意图。

图 4. 柔性传感器的制备和基本性能。(a) 压力传感器结构示意图。(b) 微阵列结构的激光扫描照片，每个突起的直径约为 110 μm。(c) 3d 照片显示突起的高度约为 150μm。(d) SF/PU 混合压力传感器的电气特性。(e)传感器在 150kPa 压力下以 2Hz 压力频率进行 4000 次连续线性加载-卸载循环的重现性。(f) 不同压力下的电信号响应。(g)压力传感器的即时响应。

相关论文以题为Reconstructed Silk Fibroin Mediated Smart Wristband for Physiological Signal Detection发表在《Chemical Engineering Journal》上。通讯作者是东华大学于伟东教授、厦门大学刘向阳教授。

参考文献：

doi.org/10.1016/j.cej.2021.132362