可植入式生物电子设备通过与生物组织相互作用，能够治疗多种疾病。传统的硬性电子设备因机械性不匹配常常导致组织受损或功能失效。为解决这一问题，研究人员正在开发柔软、灵活的生物电子技术，其中水凝胶因其类似组织的性质而备受关注。

中国研究人员的最新成果是开发了一种3D打印的导电水凝胶，这在该领域是一大突破。这些水凝胶将水凝胶的优良特性与PEDOT等导电聚合物的电导性结合起来。开发过程包括配制适用于直接墨水打印（DIW）3D打印的墨水、创建基底、电极与封装层。

3D 打印导电聚合物水凝胶用于生物电子学

图表显示了水凝胶的打印过程。（图片来源：Southern University of Science and Technology）  

他们成功的关键是使用聚乙烯醇（PVA）、壳聚糖（CTS）和合成共聚物（PAA-NHS）保持了物理与化学交联机制的平衡。PEDOT还负责调整流变性，确保墨水能在挤出过程中顺畅流动，并在打印后准确固化，这为制造复杂的3D结构提供了高精度和长期稳定性。

这些水凝胶的一大特色是其能强力粘附于生物组织，由于采用了干式交联机制，这在生物组织活动期间维持稳定的接口至关重要。

研究团队已在大鼠心脏上进行的电生理学研究中展现了这些水凝胶的应用潜力。这些生物电子设备能够适应心脏的跳动，精确映射电生理信号，识别异常并通过电刺激恢复正常心律。

这项技术有望应用于多种植入式设备，比如神经界面和胃部刺激器，进一步提高它们的性能和生物兼容性。然而，要实现这一目标，仍需克服长期生物兼容性、扩展性和监管审批等方面的挑战。