基于家庭的生殖健康监测对于早期发现健康风险和提供精准健康管理至关重要。对于孕妇而言，通过腹部温度和腹围应变（如子宫收缩、胎动）监测，可评估胎儿发育情况和早产风险。男性勃起功能障碍（ED）是心血管疾病和糖尿病的潜在标志物。然而，现有生理监测设备仍存在监测指标有限、稳定性差、佩戴不适和操作复杂等问题。因此，迫切需要一种适用于家庭场景的多模态、高生物相容性动态监测平台。
鉴于此，由西安电子科技大学郝跃院士团队常晶晶教授&李迎春博士联合西北大学刘彦楠副教授团队在《Advanced Science》期刊上，发表了最新研究成果“A Microfiber-Reinforced Janus Hydrogel E-Skin With Recyclable Feature for Multimodal Sensing and Gender-Specific Physiological Monitoring”。研究者受蜻蜓翅膀启发设计了一种聚氨酯（PU）微纤维增强明胶水凝胶电子皮肤，具有超薄（7.15 μm）、高强度（55.62 MJ・m⁻³）和高灵敏度的特点。其可控的二元异质Janus结构确保了不对称粘附性和长期皮肤贴合性。深共熔溶剂（DES）诱导的离子 - 电子双导电体系使导电性提升 13 倍，同时改善了柔韧性，进而增强了传感性能。该传感器具有生物相容性、抗菌性、透明性、抗冻性和可回收性，能够实现高精度连续监测，并通过有限元设计实现多模态信号解耦。结合柔性电路和无线模块，该传感器支持无创居家监测孕期隐私信号和勃起功能。本研究为精准医疗和个性化健康管理中的高精度监测提供了智能化解决方案。
图1：PU- GBPC 水凝胶传感器的表征
PU-GBPC超薄水凝胶传感器通过 SEM 图像呈现了正面凝胶面（水凝胶主导、PU 纤维完全嵌入）、背面纤维面（纤维主导、水凝胶部分渗透）及截面（厚度仅 7.15μm）的微观结构。同时还具有优异的皮肤贴合性、高透光率、保湿性、透气性。
图2：PU- GBPC 水凝胶传感器的力学性能
图2中通过量化纺丝时长、纤维重量分数得到最优的水凝胶膜韧性达55.62MJ・m⁻³。另外DES 掺杂提升了柔韧性和延展性，使其更适合生理监测的环境。
图3：PU- GBPC 水凝胶传感器的Janus特性
PU-GBPC水凝胶传感器的双面不对称特性，揭示了凝胶侧通过氢键、硼酸酯键等形成高粘附，纤维侧仅靠弱范德华力实现低粘附的机制。这种双面不对称粘附设计确保了隐私部位监测时最大限度地减少界面滑移引起的信号伪影，并与动态、不规则人体皮肤表面的亲密接触。
图4：PU- GBPC 水凝胶传感器的生物相容性与可回收性
PU-GBPC水凝胶传感器优异的生物相容性和强效的抗菌功能确保长期佩戴过程中的清洁性。同时其闭环回收过程为可回收电子皮肤提供了可持续解决方案，显著减少了一次性柔性电子器件产生的电子废物和环境负担，兼具环保性和实用性。
图5：PU- GBPC 水凝胶传感器的温度传感性能
图6：PU- GBPC 水凝胶传感器的应变传感性能。
此外，该水凝胶传感器还表现出良好的温度和应变传感性能，进一步证实在生理相关条件下具有高灵敏度、快速响应、优异稳定性和强抗干扰能力，这种稳健性确保了动态环境下的可靠温度和应变信号检测，为多模态健康监测数据的精准融合奠定了坚实基础。
图7：PU- GBPC 水凝胶传感器在性别特异性生理功能监测中的应用
针对孕妇采用蛇形-环形复合结构；针对男性勃起功能采用上下双环结构。经有限元模拟验证了温度-应变信号解耦。最后PU-GBPC水凝胶传感器集成蓝牙的双模态信号采集系统实现了对未怀孕、孕早期、孕晚期志愿者的 24 小时腹部温度和 1 小时腹部应变的实时监测；以及有效区分了正常、心理性 ED、器质性 ED 志愿者的勃起应变与温度信号，为居家生殖健康监测提供了可行方案。
论文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202520336
人物简介：
常晶晶，西安电子科技大学教授，博士生导师，国家级青年人才，西安电子科技大学柔性电子交叉研究中心负责人。近年来主要从事宽禁带氧化物和钙钛矿半导体材料与器件及柔性电子的研究工作等。在Science、Nature Energy、Joule、Research、Applied Physics Reviews、Advanced Materials、JACS、Angew、Advanced Energy Materials、Advanced Science等国际核心期刊上发表SCI论文200余篇，被引用9000余次，研究成果被Science AAAS、Advanced Science News、Materials Views China等学术网站作为研究亮点报道，20余篇文章入选年度热点文章和ESI高被引文章。申请新加坡/美国/中国发明专利80余项，授权专利25项。所做成果获陕西省高等学校自然科学一等奖、海南省自然科学二等奖、陕西省电子学会科学技术奖二等奖、华为火花奖、陕西省自然科学优秀论文奖等。主持参与国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目30余项，包括技术成果转化3项。担任Journal of Materials Science-Materials in Electronics, InfoMat, SmartMat、EcoMat、Nano-Micro Letters、Journal of Energy Chemistry等多个期刊的青年编委和客座编辑，入选2018年福布斯中国教育领域30岁以下精英榜单，2018年科学中国人年度人物电子工程领域提名人等。
李迎春，西安电子科技大学华山准聘副教授，硕士生导师，入选陕西省科协青年人才托举计划。主要从事基于柔性传感器的可穿戴设备用于健康监测研究。主持国家自然科学基金青年项目、陕西省自然科学基础研究计划青年项目等9项科研项目。以第一/通讯作者身份在Advanced Science、Research、SmartMat等SCI期刊上发表学术论文15篇（2篇入选期刊封面）。获授权国家发明专利11项（转化1项），担任Gels期刊客座编辑、中国新材料发展平台理事等社会职务。
刘彦楠，西北大学副教授，硕士生导师，长期从事生物医用材料的制备和应用方面的研究工作。先后主持国家自然科学基金面上项目和青年科学基金项目各1项，国家重点研发计划子课题1项、省部级项目3项。入选陕西省青年科技新星、西安市青年科协托举人才计划、西北大学青年教师培育工程“启航计划”。以第一/通讯作者在Advanced Science、Small、Research等期刊发表SCI论文20余篇（封面文章3篇）；授权发明专利7件；获陕西省科学技术奖一等奖、石油和化学工业优秀出版物奖·图书奖一等奖、西北大学科研奖等奖励；曾被评为西北大学教学年度优秀教师。
