近日，我校生物質(zhì)工程研究院,、材料與能源學院生物基材料與能源教育部重點實驗室和嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學與技術(shù)廣東省實驗室王清文教授帶領(lǐng)的生物質(zhì)材料·家居工程團隊在纖維素基功能水凝膠研究領(lǐng)域取得新進展,，相關(guān)研究結(jié)果以“Multimodal Hydrogel-based Respiratory Monitoring System for Diagnosing Obstructive Sleep Apnea Syndrome”（論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202204686）為題發(fā)表在材料領(lǐng)域國際頂級期刊Advanced Functional Materials（Top一區(qū),，影響因子19.924）上,。

　　該研究論文的第一作者為我校2021級博士研究生劉菁,，通訊作者為劉珍珍教授,，劉濤副教授為共同通訊作者,。該工作受到了王清文教授的悉心指導和大力支持，并且得到了國家自然科學基金,、廣東省自然科學基金,、廣州市教育局“林業(yè)工程”重點學科等項目的資助。

　　呼吸作為人類必須的行為,，不僅用于維持生命,，而且可以作為評估人體健康的重要指標。嚴重的呼吸問題會誘發(fā)一系列疾病,，例如阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征 (OSAHS)、阿爾茨海默病和心血管疾病,。因此,，有效監(jiān)測呼吸行為對于人體健康監(jiān)測和預測人類疾病至關(guān)重要。目前,，臨床呼吸監(jiān)測設備僅在醫(yī)院的重癥監(jiān)護室可用,。因此，研制具有高精度,、佩戴舒適性,、便攜性和環(huán)境耐受性的呼吸監(jiān)測系統(tǒng)是必要的,。

　　針對以上需求，該工作通過解析纖維素分子結(jié)構(gòu)與水凝膠中自由水的捕獲機制,，利用樹木提取物-單寧酸分子結(jié)構(gòu)中富含的酚羥基,，與纖維素交聯(lián)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中的極性基團形成多重物理氫鍵作用，構(gòu)建了一種高強韌,、耐高低溫,、保濕的纖維素基導電水凝膠，并通過進一步優(yōu)化傳感器傳感通道,，使該水凝膠傳感器不僅具備力/溫度雙重響應,，而且實現(xiàn)了電容/電阻信號的雙模傳感。該水凝膠傳感器具有響應時間短（20 ms）,，能夠?qū)ξ⑿∷?、脈搏和呼吸時的溫度差產(chǎn)生高靈敏響應，并且在-40℃或60℃極端的溫度環(huán)境中仍然具備高傳感靈敏度和使用性,。更重要的是,，該纖維素水凝膠傳感器解決了機械刺激和熱刺激難以區(qū)分的難題，利用所制備的單一水凝膠傳感器即可同時實現(xiàn)睡眠過程中的鼻息氣流,、胸腹,、脈搏的實時監(jiān)測，可用于阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征的檢測,。與已報道的呼吸監(jiān)測傳感器相比,，該方法可以排除因監(jiān)測單個身體部位或輸出單一電信號產(chǎn)生的干擾問題，監(jiān)測結(jié)果具有更高的準確度和可信度,。該工作為可穿戴式柔性傳感器在呼吸監(jiān)測和睡眠障礙疾病預防中的實際應用提供了新思路,，并為纖維素的高值化利用開拓了新途徑。

　　劉珍珍教授作為王清文教授團隊的青年研究骨干成員,，自入職華南農(nóng)業(yè)大學以來,，積極開展林業(yè)生物質(zhì)相關(guān)生物基水凝膠及樹脂的高效構(gòu)建及其功能化應用研究，研究成果已發(fā)表多篇高水平SCI期刊論文,，構(gòu)建了一系列單寧酸增強的天然大分子水凝膠用于柔性傳感（Chemical Engineering Journal 2021, 426: 130722,； Materials Chemistry Frontiers 2020, 4, (11): 3319）、木質(zhì)素基導電水凝膠用于柔性超級電容器（Journal of Materials Chemistry A 2020, 8, (13): 6219（封面論文）, Journal of Power Sources 2020, 449: 227532.）,、木質(zhì)素基可回收/阻燃熱固性樹脂用于碳纖維增強復合材料及木材涂層（Chemical Engineering Journal 2019, 368: 359, Composites Part B: Engineering 2022, 242: 110109, Composites Part B: Engineering 2021, 224: 109188, Composites Part B: Engineering 2020, 200: 108295, ACS Sustainable Chemistry & Engineering 2022, 10, (20): 6675）等,。其研究工作為綠色、可持續(xù),、高性能生物基功能材料的設計與應用奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ),。

文圖/生物質(zhì)工程研究院 劉珍珍