IF 31.6！基于二维材料的可穿戴生物器件：从柔性传感器到智能集成系统

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二维 （2D） 材料因其卓越的机械、电气、光学和化学特性而备受推崇，使其成为制造高性能可穿戴生物器件的理想选择。该综述根据尖端可穿戴生物设备与物理、电生理和生化信号的相互作用进行分类，展示了 2D 材料如何增强这些设备的功能，主要包括自供电和人机交互。2D 材料可实现多功能、高性能的生物设备，集成自供电系统、治疗平台和人机交互，但在实际应用中仍然存在挑战。

创新点

1. 卓越的多功能特性：二维材料凭借其机械、电气和光学特性，成为高性能可穿戴生物器件的核心材料。

2. 信号交互的分类研究：基于物理、电生理和生化信号的交互分类，揭示二维材料在不同生物器件中的独特作用。

3. 自供电系统的集成：二维材料实现自供电功能，减少对外部能源依赖，提升器件可持续性。

4. 人机交互的增强：利用二维材料的特性优化人机界面，推动智能生物器件的交互体验。

对科研工作的启发

1. 特性优化的深入研究：探索二维材料在不同环境下的机械和电气性能，为器件设计提供数据支持。

2. 新型信号检测技术：开发基于二维材料的传感器，用于更精准地捕捉复杂生物信号。

3. 自供电机制的完善：研究二维材料的能量转换效率，优化自供电系统的性能。

4. 人机交互界面的改进：利用二维材料的响应特性，设计更直观高效的交互系统。

思路延伸

1. 新型二维材料的探索：筛选具有生物相容性和优异性能的新型二维材料用于器件开发。

2. 多模态集成系统：设计将传感、自供电和治疗功能集于一体的智能可穿戴系统。

3. 实时数据处理能力：结合边缘计算技术，提升二维材料器件的信号处理速度和智能化水平。

4. 环境适应性研究：研究二维材料在高温、高湿等极端条件下的性能稳定性。

5. 微型化与便携性：优化器件设计，使基于二维材料的生物设备更轻薄便携。

生物医学领域的应用

1. 健康监测的普及：基于二维材料的柔性传感器可实现连续的生理参数监测，如心率和血氧。

2. 疾病早期诊断：利用二维材料的高灵敏度检测生化信号，辅助癌症等疾病的早期筛查。

3. 个性化治疗方案：通过集成治疗平台，提供针对个体患者的精准药物释放或电刺激治疗。

4. 神经接口的改进：二维材料增强电生理信号采集精度，用于脑机接口和神经康复。

5. 自供电医疗植入物：开发无需电池的植入式设备，利用二维材料采集体内能量运行。

6. 运动康复支持：设计基于二维材料的智能可穿戴设备，实时监测和指导患者的康复训练。

Wearable Biodevices Based on Two-Dimensional Materials: From Flexible Sensors to Smart Integrated Systems

Nano-Micro Lett.(IF 31.6)

Pub Date  : 2025-01-15

DOI : 10.1007/s40820-024-01597-w

Yingzhi Sun, Weiyi He, Can Jiang, Jing Li, Jianli Liu, Mingjie Liu

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