关键词：PEG 多元醇、六亚甲基二异氰酸酯、2 - 羟乙基二硫醚、丙烯酰氯、双二硫键交联剂 BAC、PDS-AC 双烯预聚体、二硫醚二醇
A covalently adaptive polymer welding strategy enabling integrated electronics for pre-hospital monitoring of myocardial infarction
Materials Horizons， 15 July 2026 Newly published
https://doi.org/10.1039/d6mh00277c
一、研究背景
心肌梗死（MI）是致死率极高的心血管疾病，临床亟需轻量化、无线、可连续实时工作的院前心电监测设备，但现有技术存在多重局限：
1.传统医院心电设备体积庞大，依赖专业操作人员，无法在居家、急救转运阶段开展连续院前监测；
2.常规柔性电子多层膜仅依靠物理贴合，界面结合力弱，拉伸、弯折时易分层脱层，信号稳定性差；
3.普通柔性高分子不具备动态可逆共价作用，难以实现多层界面的无缝互锁焊接，一体化封装工艺复杂；
4.缺乏材料-器件-算法一体化体系，仅依靠硬件采集信号无法自动区分心梗的不同病程阶段，难以辅助院前快速诊断。
本研究设计了含动态二硫键的共价自适应紫外交联聚合物PDS-B，依托二硫键的动态可逆交换实现高分子层间界面的无缝焊接，制备了便携一体化可穿戴电子器件PIWE；该器件可无线采集高保真稳定心电信号，搭配机器学习算法自动识别心梗的不同发展阶段，构建了“动态化学柔性封装+可穿戴心电硬件+智能信号分析”一体化的院前心梗监测平台。
二、动态二硫键自适应高分子PDS-B分步合成路线
1. 双端丙烯酸酯预聚体PDS-AC合成
PEG多元醇与六亚甲基二异氰酸酯在DBTDL催化下，于60 ℃反应3 h制备异氰酸酯封端中间体；再与2-羟乙基二硫醚发生羟基加成，最后经丙烯酰氯封端得到含二硫键的双丙烯酸酯预聚体PDS-AC。
2. 动态交联聚合物网络PDS-B制备
将PDS-AC预聚体与二硫键双烯交联剂BAC共混，通过紫外光辐照引发双键聚合交联，构建富含动态二硫键的共价自适应动态高分子网络PDS-B。
3. 多层膜界面动态焊接成型
利用二硫键的可逆交换特性，将多层PDS-B基材贴合后施加温和刺激，界面二硫键发生断裂重组，实现分子链互锁的无缝界面焊接，直接成型一体化可穿戴电子基底PIWE。
三、动态高分子界面焊接与心梗监测一体化作用机制
1. 动态二硫键介导共价自适应界面焊接机理
PDS-B网络中的动态S-S键具备可逆断裂-重组特性，膜层贴合时界面二硫键发生交换，两侧高分子链段相互穿插互锁，形成无分层、高界面结合强度的无缝一体化结构，可耐受反复弯折、拉伸，保障电极与基底长期贴合稳定。
2. PIWE可穿戴电子稳定心电信号采集
一体化无缝基底消除了界面分层干扰，柔性电极可紧密贴合皮肤，无线传输高信噪比ECG信号，能够精准区分心梗不同病程对应的特征心电波形，适配人体长时间连续穿戴监测。
3. 机器学习辅助心梗智能分型诊断
基于采集的多阶段心电数据集构建机器学习模型，可自动提取心电特征、分类心梗发展阶段，实现无创、快速、精准的院前预判，为心血管高危人群的急救干预提供数据支撑。
4. 动态高分子基底适配柔性电子加工
紫外光固化工艺简单、成型条件温和，动态共价网络兼具柔性、自修复、界面焊接多重功能，适配大面积柔性电子的批量制备。
四、研究核心创新点
1.动态二硫键共价自适应界面焊接全新策略：
利用可逆二硫键实现柔性高分子多层无缝分子互锁焊接，解决了传统柔性电子的界面分层难题；
2.一步紫外交联动态高分子一体化封装基材：
预聚体光固化成型同步集成动态可逆共价位点，工艺简便，适配柔性电子规模化制备；
3.材料-器件-算法一体化院前心梗监测体系：
动态高分子焊接成型可穿戴心电硬件，搭配机器学习实现心梗自动分期诊断，适配院前急救临床场景；
4.动态化学拓展柔性电子应用范式：
将动态共价化学界面焊接技术落地于心血管智能穿戴医疗设备，为柔性健康监测电子提供了全新封装思路。
五、应用拓展与研究展望
1.动态分子结构优化：调控二硫键含量、交联密度，平衡界面焊接强度与基底拉伸柔性；
2.多传感集成拓展：整合汗液离子、血氧、压力传感功能，构建用于心血管一体化监测的多参数可穿戴设备；
3.算法迭代升级：融合多模态生理信号，优化轻量化边缘计算模型，适配穿戴设备本地实时分析需求；
4.临床转化改良：提升材料生物相容性与防水透气性能，开发一次性/长效穿戴两种剂型，对接院前急救、居家慢病监护应用场景。
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