超柔电子贴片，让心脏电活动监测更灵敏

心脏体外模型结合生物电子设备为心脏研究和药物研发提供了无需动物实验的重要平台，但心肌细胞对机械力高度敏感，需要与天然心肌相似的力学环境。健康心脏细胞外基质的杨氏模量约为10千帕，这种柔软特性保障了心脏的正常收缩和舒张；而当基质病理变硬时，会影响离子运输并削弱收缩功能。然而，现有生物电子设备（如硅橡胶PDMS、玻璃）硬度通常在兆帕甚至吉帕级别，与心肌组织存在巨大力学不匹配，导致模型无法准确反映体内功能。水凝胶虽柔软却难以集成电路进行持续电生理监测，现有柔性电子设备也因基质过硬而存在局限。

为此，研究团队开发了超柔韧分层传感电子平台（PULSE），其硬度与天然心脏组织匹配（约10千帕）。该平台采用双层结构：下层是杨氏模量约5千帕的柔软PDMS凝胶基质，上层是450纳米厚的SEBS/PDMS超薄膜，内嵌金微电极阵列。通过优化，PULSE整体杨氏模量达10千帕，断裂应变超200%，兼具柔软性和耐用性；金电路导电率约10,000 S/cm，可实现稳定的电生理信号监测。

实验显示，与传统硬设备（PDMS硬度7兆帕、玻璃70吉帕）相比，PULSE上的心肌细胞收缩幅度提升140%，电信号强度增加100%。细胞更成熟：肌节长度接近成年小鼠水平，缝隙连接蛋白（如连接蛋白43）表达更高，细胞间及细胞与基质间相互作用更强。在药物筛选中，PULSE对去甲肾上腺素（NE）和E4031的敏感性更高，能准确反映药物对心率、场电位时程（FPD）及收缩力的影响。在Scn5a基因敲低的心律失常模型中，PULSE最能灵敏捕捉病理变化，电信号幅度下降最显著。

PULSE通过减小组织-电子界面的力学不匹配，为机械敏感性电生理研究提供了高保真平台，有望推动心脏生理病理研究、药物筛选及下一代生物电子设备的发展。