电子皮肤（E-skin）被广泛用于对人类生理和代谢物标志物的监测，但是现有的传统电子皮肤要么是单功能的，要么是由传统的弹性拉伸体（例如PDMS）制成的，这些薄膜不具备自然皮肤的重要特征，比如高透气性、防过敏、散热、高度生物相容和多功能传感。鉴于此，寺崎研究所（TIBI）朱杨志教授和Ali Khademhosseini教授团队在Advanced Materials 期刊上在线发表研究论文，通过模仿皮肤开发了一款柔性气凝胶电子皮肤贴片，用于非侵入性和实时连续监测多种生物标志物，包括体温、皮肤水合程度、心电图、汗液中乳酸和酒精以及组织液的葡萄糖水平。

图1. 柔性气凝胶电子皮肤贴片示意图

（1）设计柔性的GelMA气凝胶作为新型的电子皮肤材料 

GelMA作为生物材料凭借其优异的生物相容性、可降解性和与生物组织相似的机械性能，GelMA水凝胶已广泛用于组织工程、生物打印和可植入设备。GelMA气凝胶除了兼备GelMA水凝胶的特点之外，更为轻便、透气，使得其更适合作为电子皮肤的材料，但由于其天然的脆性，它并没有被广泛用于柔性电子领域。在本文中，作者探索了一种新的制备策略，通过调控气凝胶的孔径结构为GelMA气凝胶赋予了优良的柔韧性。同时该柔性气凝胶的三维多孔通道为其提供高效的热湿传递路径，确保其出色的透气能力。

图2. 柔性气凝胶电子皮肤贴片的形貌、机械和电学性质。

（2）多通道的传感器设计

本文展示了通过低成本的丝网印刷技术可将传感器阵列集成到柔性GelMA气凝胶上。在该贴片上，印刷的电生理传感器可用于监测心电图信号，温度和阻抗传感器分别连续监测皮肤温度、皮肤水合状况，集成的电化学传感器量化代谢生物标志物（乳酸、葡萄糖和酒精）浓度变化。贴片与皮肤直接接触，同时通过反向离子电渗疗法刺激汗液排泄和提取间质液（ISF）。

图3. 柔性气凝胶电子皮肤贴片的生物相容性、防过敏以及生物降解性。

图4. 柔性气凝胶电子皮肤贴片优异的散热性能。

（3）实时监测人体日常生理变化

为了验证E-skin贴片的有效性，作者进行了人体测试。志愿者佩戴贴片，正常摄入食物、酒精，E-skin贴片可实时判断身体葡萄糖和酒精水平的变化，商业的血糖仪和酒精测试仪作为黄金标准来辅助验证贴片测试结果的准确性。除此之外，这款E-skin贴片被验证也可用于健身和训练的监测。由于其出色的自粘能力和透气性，可由于长期连续实时的身体监测。

图5. 柔性气凝胶电子皮肤贴片的人体测试。

图6. 柔性气凝胶电子皮肤贴片用于实时连续人体监测。