近年来，柔性可穿戴电子设备在医疗健康监测和人机交互等领域引起了人们的广泛关注。肌电（EMG）、心电（EEG）、眼电（EOG）和脑电（EEG）等电生理信号是反映人体健康状况的重要生理指标。可穿戴电子设备能够实现长时间、高质量、全天候的电生理信号采集监测对可穿戴医疗至关重要。目前用于临床诊断的Ag/AgCl凝胶电极，长时间佩戴会引起被试者的不适，此外，由于凝胶变干变硬，电极/皮肤界面接触变差，伪影的干扰会极大影响信号质量。

针对这一问题，北京师范大学的刘楠教授团队设计制备了一种透明、导电、超薄无凝胶干电极（约100 nm厚）。化学气相沉积（CVD）制备的单层石墨烯是单原子厚度的二维材料，具有优异的光电性能，使用过程中需要转移介质辅助转移，常用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等高分子材料进行转移，但PMMA残留污染会影响石墨烯性能。基于此，研究人员设计使用聚（3,4-乙撑二氧噻吩）聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）来代替PMMA转移石墨烯，制备得到PEDOT:PSS/石墨烯（PTG）电极。由于石墨烯和PEDOT:PSS之间的协同相互作用，该电极表现出较低面电阻（24Ω/sq），较高的电导率（4142 S/cm），高透明度和机电稳定性。相关工作以题为“Ultra-conformal skin electrodes with synergistically enhanced conductivity for long-time and low-motion artifact epidermal electrophysiology ”发表在Nature Communications上。

PEDOT:PSS由于兼具电子和离子双重导电机制，在电生理信号采集方面已受到不少的关注。相对于已经报道的PEDOT:PSS电极，本文展现的石墨烯/PEDOT:PSS协同增强的PTG电极具有更高的导电性、透光性、机械形变下的电学稳定性和超薄贴肤特性，这使得它具有如下独特的应用意义：

1. 面部神经疾病诊疗：

面部作为人体起伏较大、形变突出的区域，其表面肌电信号采集常常面临电极脱落信号不稳定的困扰。PTG电极的上述性质使其可以在运动状态、汗液分泌下仍可精确采集表面肌电信号，同时结合激光散斑成像技术，同步实现皮下血流监测和电生理信号采集。在面部神经疾病的血动力学分析和诊断治疗中有重要应用前景。

2. 更高信号质量和更低运动伪影的电生理信号采集：

相对于已经报道的PEDOT:PSS电极，PTG电极更薄、更导电、更贴肤，这使得它非常适合高信号质量和低运动伪影的电生理信号采集。比如当被试者握拳相同力度时，PTG电极所获得的肌电信号信噪比更高，信号噪音基线更弱，不易受到环境干扰。

3. 可长时间监测微弱的脑电信号：

“认识脑”和“保护脑”是近年来脑科学的主要目标。相对于植入电极，表皮电极因为无创备受青睐。然而脑电信号极其微弱，频率在0-50 Hz，幅值小于200 µV，非常容易受到环境和人体其他活动信号的干扰。通常脑电信号测试需要被试者坐在安静舒适的环境中，杜绝跑跳分泌汗液等。因为PTG电极超薄贴肤舒适，本文展示性的将它贴在被试者额叶监测脑部活动长达12小时，被试者正常生活，比如睡觉、思考、运动等，所采集的alpha（8-13 Hz）和beta（13-30 Hz）脑电波可以清晰区分被试者的不同状态。

总之，通过石墨烯/PEDOT:PSS协同作用制备得到的透明超薄干电极，其光电和力学电学稳定性能得到了增强，更有利于长时间、高质量的人体电生理信号采集监测。

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doi:10.1038/s41467-021-25152-y