近日，香港中文大学（深圳）医学院刘国珍教授团队2023级生物医学工程专业硕士研究生关明炀同学在Elsevier出版社旗下期刊Chemical Engineering Journal 上发布了题为 “Gold Nanoparticles Incorporated Liquid Metal for Wearable Sensors and Wound Healing”的研究论文。

刘国珍教授带领的科研团队成功研发了一种基于共晶镓铟合金（EGaIn）和对苯二胺（PPD）的多功能纳米复合材料EGaIn-PPD@Au，该材料通过抑制镓的氧化并引入金纳米颗粒，显著提升了液态金属的导电性、热导率和光热性能。研究团队利用EGaIn-PPD@Au纳米颗粒开发了多种生物医学应用，包括可穿戴皮肤贴片和压力传感器。其中，基于EGaIn-PPD@Au的皮肤贴片通过修饰适配体实现了对C反应蛋白的电化学检测；将EGaIn-PPD@Au嵌入聚二甲基硅氧烷（PDMS）中制备的压力传感器误差小于0.003 MPa^-1。此外，EGaIn-PPD@Au基PDMS光热贴片在炎症大鼠模型中表现出显著的抗炎和促进伤口愈合的效果。该研究为液态金属在生物医学工程中的应用提供了新的思路，展示了其在智能传感、光热治疗和伤口愈合领域的巨大潜力。

Chemical Engineering Journal是一本国际性的研究刊物，1996年由瑞士出版社Elsevier出版，它聚焦生物材料与生物技术，化学反应工程，计算化学工程，环境化学工程等领域中原创和新颖的基础研究论文。是三大化工顶级期刊之一，在中科院分区中为工程技术1区Top期刊，2024年影响因子IF=13.4。

01研究亮点

1. 开发了EGaIn-PPD@Au多功能纳米材料，抑制镓氧化并提升导电性、热导率和光热性能；
2. 基于EGaIn-PPD@Au的可穿戴贴片实现C反应蛋白高灵敏检测和抗压传感；
3. EGaIn-PPD@Au光热贴片在炎症模型中展现抗炎和促伤口愈合效果，为智能传感与生物医学提供创新方案。

02研究背景

液态金属衍生的纳米颗粒，特别是共晶镓铟（EGaIn），因其流动性、导电性、生物相容性和抗菌性能，在可拉伸可穿戴设备和生物医学领域展现出巨大潜力。然而，EGaIn在空气中易形成非导电的氧化层，限制了其导电性能。目前，通过分子涂层或小分子配体修饰可有效防止氧化，但大分子涂层材料往往降低导电性。此外，EGaIn在伤口愈合中具有显著潜力，其抗菌性能和生物相容性可用于感染控制和组织修复。因此本研究合成和表征EGaIn-PPD及其金修饰纳米颗粒，并探索其在生物传感、压力传感和光热伤口愈合中的应用，以推动其在医疗领域的进一步发展。

*图像来源：https://doi.org/10.1021/acsnano.3c06486

03研究成果

本研究开发了一种简便的方法，通过PPD配体修饰制备高导电性的EGaIn-PPD纳米颗粒。通过优化超声时间和配体浓度，成功制备了稳定的EGaIn-PPD纳米颗粒，其亲水性球形核心被单层PPD包覆。EGaIn-PPD的电导率和热导率均优于原始EGaIn和EGaIn-PABA，这归因于亲水性胺基团增强了界面电荷转移。通过在EGaIn-PPD表面还原氯金酸，进一步制备了表面粗糙的EGaIn-PPD@Au，显著提升了其光电热转换性能。EGaIn-PPD@Au可进一步修饰生物分子（如适配体）或掺杂到柔性基底（PDMS）中，为高灵敏度可穿戴化学和物理传感器的开发奠定了基础。成功将CRP适配体修饰到EGaIn-PPD@Au上，实现了对CRP的电化学检测，灵敏度达到0.5 mg L^-1，并构建了可拉伸传感器电路。在物理传感方面，通过将EGaIn-PPD@Au掺杂到PDMS中制备了柔性电容式压力传感器，灵敏度为0.03 MPa^-1，稳定性优异，在糖尿病足检测中具有广阔应用前景。在治疗应用中，EGaIn-PPD@Au/PDMS光热贴片显著加速了伤口愈合，第9天时伤口面积缩小至初始的10.3%，并显著抑制炎症（IL-6水平降至4.14%），其疗效和治疗效率均优于现有系统。综上所述，EGaIn-PPD@Au纳米颗粒展现出优异的电/热导率、光电热效率和抗炎活性，为可穿戴精准诊疗提供创新平台。

该论文的第一作者为香港中文大学（深圳）医学院生物医学工程专业硕士研究生关明炀。 他本科曾经就读于香港中文大学（深圳），从本科就在刘国珍教授的集成器件及智能诊断（ID²）实验室从事科研学习工作，在本科阶段以第二作者身份在期刊 Small上发表研究论文“Ligand Mediation for Tunable and Oxide Suppressed Surface Gold-Decorated Liquid Metal Nanoparticles”。他本科毕业后选择留在ID²实验室继续深造，目前专注于液态金属功能材料在生物医学检测、柔性电子器件等领域的研究。论文的通讯作者为香港中文大学（深圳）医学院刘国珍教授。该工作得到了国家自然科学基金、深圳湾开放实验室基金、广东省基础与应用基础研究基金企业联合基金、港中深-博雅生命联合实验室等资金的资助。

*原文链接：

Guan, M., Huang, Z., Bao, Z., Ou, Y., Zou, S., & Liu, G. (2025). Gold nanoparticles incorporated liquid metal for wearable sensors and wound healing. Chemical Engineering Journal, 161120. https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.161120

集成器件及智能诊断（ID²）实验室简介

刘国珍教授带领的ID² 实验室聚焦跨专业及可转化技术的研究，研究方向包括生物传感器、微流控生物/器官芯片、3D 打印、柔性可穿戴器件、体外诊断、智能纳米颗粒及医疗器械的开发。 该团队拥有创新的便携式超灵敏蛋白质组学分析技术、CRISPR/Cas生物传感技术、类器官芯片技术、智能纸基微流控技术、可穿戴生物材料、炎症衰老评估试剂盒及慢性病生物标识物开发等技术，拥有多项世界发明专利。本团队还和博雅生命创办校企联合实验室，合作开发围绕细胞规模化生产及临床应用的自动化设备，推进生物医学工程技术在精准医疗创新中的应用。