心血管疾病(CVDs)如冠心病、中风、高血压和心率失常等，已经成为人类健康的头号杀手之一。据世界卫生组织统计，每年因心血管疾病死亡的人数约为1800万，占全球总死亡人口的30%以上。心血管疾病作为一种慢性病，具有患病周期长、隐蔽性强、根治困难等特点，其日常监护预防对保护患者的生命安全至关重要。目前，血压(BP)、心电信号(ECG)、超声心动图是临床上心血管疾病筛查和诊断的主要依据。然而，临床所用监测系统往往体积庞大、价格昂贵且对医生依赖程度高，难以实现患者日常的生理监测，导致了实际需求和现实条件之间的巨大鸿沟。近年来兴起的柔性可穿戴电子器件突破了传统医学的诊断局限性，为心血管疾病的智能监测提供了新的思路。

近日，西南交通大学邓维礼副教授和杨维清教授团队开发了一种层次结构的柔性压电复合材料实现了人体血流动力学的实时监测。该研究通过程控静电纺丝联合热压技术构建了多级层次化组装的MXene/BN/P(VDF-TrFE)柔性压电复合材料，克服了传统压电陶瓷材料硬脆的本征局限，实现了高压电性和柔性的兼得。基于MXene与聚合物基体间的界面极化和BN对体相漏电流的抑制，压电复合材料表现出高达41.67 pC/N的压电电荷系数以及342.9 mV/mN的压电电压常数，所研制器件压力响应灵敏度高达39.3 mV/kPa，这些优异的性能赋予了器件在可穿戴心血管监测领域的可行性。基于此，作者团队进一步研究了器件在血液动力学监测上的应用。结果表明，该器件可实现血压、局域脉冲波速、心搏出量等重要临床心血管指标的实时监测，且精度与商业化传感器件相当。此外，作者团队研究了柔性压电器件对血液动力学状态的全天监测数据，并结合机器学习算法实现了监测数据的分类判断，为患者的实时生理状态诊断提供了数据支撑。相关成果以“Hierarchical Piezoelectric Composites for Non-invasive Continuous Cardiovascular Monitoring”为题发表于《Advanced Materials》上。

图1. 层次化压电复合材料心血管监测传感器的设计理念

图2. 层次化结构压电复合材料压电增强机理探索及器件性能表征

图3. 心率及血压信号的监测和分析

图4. 压电传感阵列器件用于全天血流动力学监测

原文链接:https://doi.org/10.1002/adma.202313612

（来源：高分子科学前沿）