植入式柔性机械传感器具有连续、实时的监测能力，在健康监测和疾病诊断方面具有很大的潜力。然而，目前设备所需的电线和电源会带来不便和潜在的风险。磁基器件在无线和被动传感方面具有优势，但其力学性能不匹配、生物相容性差和灵敏度不足限制了其在生物力学监测中的应用。西安交通大学刘明、周子尧和张晓慧等人以甲基丙烯酸胶/Fe₃O₄磁性水凝胶为材料，制备了一种无线被动柔性磁基应变传感器。

本文要点：

（1）加入15 mg/mL Fe₃O₄的磁凝胶薄膜具有超软力学性能(杨氏模量1.2 kPa)、强磁性能(12.74 emu/g)、良好的生物相容性和长期稳定性(≥20天)。得益于材料的特性，水凝胶应变传感器对小到50 μm的应变具有稳定的监测能力。在磷酸盐缓冲盐水(PBS)溶液中，传感器对离子干扰的抗性也被证明具有长期的传感性能。此外，作者还建立了模拟传感过程的磁场模型，推导了磁场探测的最佳空间位置以及相对磁导率与传感器灵敏度的关系。
（2）然后，通过在传感器上播种心肌细胞，用体外心脏组织模型证实了传感器的性能。该传感器具有良好的生物相容性，对自主生物活性的干扰可忽略不计。作者进一步构建一个实时、高通量生物监测平台，实现了心肌细胞药物反应和培养状态的被动无线监测。这项工作展示了磁感应应用于生物力学监测的潜力，并为无线和无源植入设备的设计提供了思路。

参考文献：

Qi Zhang, Guannan Yang, Li Xue, Guohua Dong, Wei Su, Meng jie Cui, Zhi guang Wang, Ming Liu, Ziyao Zhou, and Xiaohui Zhang. Ultrasoft and Biocompatible Magnetic-Hydrogel-Based Strain Sensors for Wireless Passive Biomechanical Monitoring.

ACS Nano 2022

DOI:10.1021/acsnano.2c10404

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c10404