植入式心外膜装置对于发现，监测，缓解和治疗心血管疾病非常重要。通过直接与心外膜接触，典型的心外膜设备可用于测量心脏的电生理和物理特征（例如心电图（ECG），机械收缩和扩张以及病理生理信息）。对于这一领域，最理想的心外膜设备应具有类似于心脏组织的柔韧性和可变形性，并具有多种检测功能。然而，如何制备具有上述两个条件的心外膜生物电子设备仍然是巨大的挑战。最近，美国休斯顿大学的于存江教授的研究小组在生物电子领域取得了突破。主题为“由软橡胶材料制成的并能进行时空映射的电生理活性的心肺生物电子贴剂”，它在NatureElectronics上报道了一种由软橡胶材料制成的心脏，其模量类似于心脏外膜生物电子贴片。基于Yu研究小组近年来开发的橡胶电子产品（Science Advances，6，eabb3656，2020; Nature Communications，11，3823，2020; Science Advances，5，eaax4691，2019; Science Advances，5， eaav5479，2019; Science Advances，3，e701114,2017。），这项工作是为医疗植入应用开发橡胶生物电子学的第一项工作。橡胶生物电子贴片不仅可以监测跳动的心脏的心脏电生理活动，应变和温度，还可以为心脏提供起搏和热消融功能。此外，贴片上的橡胶机电转换器也可以将心跳转换为电能。上述装置的性能已经在活猪心脏实验中得到证实，并且还揭示了多功能橡胶心外膜生物电子贴剂的制备过程的关键方面和功能。图1.橡胶生物电子心外膜贴片。研究人员已经通过低成本和简单的制造工艺（例如涂层和印刷）制备了橡胶生物电子心外膜贴剂。该设备完全由具有类似于心脏的模量的软橡胶材料组成，包括橡胶基质/塑料封装（PDMS），橡胶导体（AuNPs-AgNWs / PDMS），橡胶半导体（P3HT-NFs / PDMS）和弹性屏障隔离层（离子凝胶）。对于心外膜传感，刺激和能量收集，研究人员设计的多功能橡胶心外膜生物电子贴片包括橡胶晶体管阵列，橡胶应变传感器，橡胶温度传感器/热致动器和橡胶机电传感器。 。实验结果表明上述橡胶生物电子器件在拉伸条件下具有优异的电性能和稳定性。图2.橡胶晶体管，橡胶温度传感器，橡胶应变传感器和橡胶机电传感器。除了设备的机械因素外，生物体中的生物流体是可能影响植入设备性能的另一个因素。将制备的橡胶晶体管用PDMS膜塑化后，该器件在37°C的磷酸盐缓冲盐水中表现出长达7周的长期稳定性。心外膜电生理标测对于心脏病的诊断和治疗非常重要，尤其是大面积心脏的时空标测可以检测到无法正确传导心脏电位的心肌组织。研究人员通过准备5×5橡胶晶体管阵列实现了心脏电生理活动的时空映射，同时通过设备与器官之间的无缝连接实现了设备的电起搏功能。最后，研究人员测试了生物体内橡胶应力传感器，橡胶温度传感器和橡胶机电传感器的性能。图3.心脏电生理活动的时空映射。总而言之，这项工作显示了一种由软橡胶材料制成的心脏外膜生物电子贴片，其模量与心脏的模量相似。它还具有多种检测功能，包括电生理活动，温度，压力等的心脏时空映射。这项工作为下一代类似于生物组织的生物电子设备和生物传感器提供了基础。同时，通过不同功能的组合，该设备可以帮助医生做出有关患者心脏监护和治疗的决策，并可以帮助加快新疗法的发现。本文的共同第一作者是Kyoseung Sim博士（现为韩国UNIST的助理教授