复旦大学未来信息创新学院教授张荣君团队和复旦大学附属口腔医院主任医师韦晓玲团队，从竹篮编织的过程获得启发提出逐步氢键调制策略，高效实现了水凝胶传感性能、环境耐受性和生物相容性的综合增强，为相关水凝胶性能调控提供了新思路，推动水凝胶传感器在体内/体外监测、人机交互等领域的广泛应用。1月16日，相关研究成果发表于《先进功能材料》。

在极端环境中，柔性传感器不仅有助于拓展人类感知信息的边界，也是守护安全的“科技护盾”。水凝胶传感器是一类颇具代表性的柔性传感器，具有出色的柔韧性、可调制的物化性能和稳定的生物兼容性，能够可靠地将外界的拉伸、压力、温度等变化转换为可被探测的信号。但极端环境下，水凝胶性能易出现大幅下降，如何在保证综合性能不受损害的前提下，高效调制增强水凝胶性能，是当前研究亟需解决的问题。

得益于竹条的多组分集成及独特编织过程，竹篮具备出色的功能性。受此启发，研究团队提出了一种水凝胶调制策略，并阐释了逐步氢键调制的详细机制。

水凝胶由聚乙烯醇、氧化羧甲基纤维素钠和明胶多组分构成，研究团队将其中的每个细小的微区视为“竹条”。制备过程中，研究人员先通过氯化镁盐溶效应削弱氢键，将“竹条”分散；再利用定向冷冻构建稀疏交联的“框架”；最后通过柠檬酸钠的盐析效应，将框架缠绕形成“竹篮”般均匀、致密交联的PCG-x水凝胶。

基于该策略，研究团队能够在生物相容的低离子盐浓度下，实现水凝胶性能提升，匹配极端环境下的使用需求。具体而言，研究团队制备的PCG-0.5水凝胶能够识别应变、压力和温度变化，在739%应变下展现出4.9兆帕的机械强度，同时在60 ℃的高温、-75 ℃超低温以及海水环境下进行有效的应变传感。值得一提的是，在生物体内植入4周后，该水凝胶依旧展现出优异的相容性。

“竹篮”启发水凝胶的综合性能以及潜在应用示意图。图片由研究团队提供

相关论文信息：https://doi.org/10.1002/adfm.202531290