本研究由来自加州大学洛杉矶分校（University of California, Los Angeles）的Dehui Zhang、Ganggang Zhao、Yucheng Zhang、Dong Xu等多位科研人员共同完成，主要通讯作者为Xiangfeng Duan。该研究成果于2026年在《Nature Biomedical Engineering》期刊上在线发表，论文标题为“Electrically functionalized body surface for deep-tissue bioelectrical recording”（用于深层组织生物电记录的电功能化体表界面）。

该研究属于生物医学工程与可穿戴电子学交叉领域。针对目前非侵入式深部组织生理信号监测面临的核心瓶颈——即传统电极与人体皮肤之间存在严重的机械与电学失配，导致信号快速衰减和严重运动伪影——研究团队提出了一种全新的解决方案。常规的凝胶电极或刚性电子器件难以贴合人体皮肤的非欧几里得曲面、多毛及动态形变的微观结构，这不仅造成了高接触阻抗，还会在日常活动中引入大量干扰，淹没了来自深层组织（如血管、肌肉、大脑）的微弱电生理信号。为了解决这一难题，本研究旨在开发一种能够与皮肤完美融合、具有极低接触阻抗且能抵抗运动干扰的体表电子接口技术。

本研究的核心工作流程围绕一种独特的多功能导电薄膜的构建与应用展开。研究团队首先开发了一种生物相容性的二维纳米片墨水，其主要成分为分散在异丙醇中的二硫化钼（MoS2）纳米片。随后，他们采用了一种极为便捷的“喷涂-粘贴”（Spray-and-Stick）工艺：通过模板掩膜，在常温常压下将该墨水直接喷涂于人体皮肤表面。异丙醇迅速挥发后，二硫化钼纳米片在皮肤上自发形成一层厚度仅约20纳米的微观共形范德华薄膜（vdWTF）。该薄膜具备多个关键特性：其一，原子级厚度的纳米片极其柔韧，能无缝贴合皮肤的微观纹理，消除了传统电极界面残留的气泡或间隙；其二，二硫化钼的无悬挂键疏水基面能与皮肤角质层的脂质双分子层产生稳健的纳米级粘附，显著降低了皮肤-电极界面的电阻抗；其三，纳米片之间广域的范德华界面允许其相互滑动，赋予了薄膜本征的可拉伸性，这使其在承受机械应变时仍能保持电学连接的稳定，从而从根本上抑制了运动伪影的三大来源：接触下的组织阻抗变化、界面阻抗变化及电极材料本身的阻抗变化。最后，通过覆盖一层石墨导电糖浆作为应变缓冲区，并将柔性金电极或商用脑电图帽等读出电路连接到这层薄膜上，从而将任意身体表面转化为一个电功能化的体表界面（EFBS）。

在研究的具体实施中，六名年龄在28至48岁之间的男性志愿者参与了人体试验。为了验证该界面的性能，团队设计了一系列递进式的实验程序。首先，他们进行了基础特性表征，结果显示，在手臂皮肤上，该电功能化体表界面的直流和交流接触阻抗比商用银/氯化银凝胶电极低了25倍以上。其次，在运动伪影抑制实验中，研究团队设计了一套精巧的对比装置，将偏心马达带来的局部振动分别施加于手臂皮肤和连接导线，以此分离本征的生物阻抗变化与外在的接触阻抗变化。结果表明，相较于商用凝胶电极信噪比（SNR）下降21.4分贝，电功能化体表界面在导线振动下的信噪比仅下降7.3分贝。在真实场景下的行走和跑步心电图监测中，该界面也持续保持高信号质量，而凝胶电极的信噪比从静止时的17.8分贝急剧下降至跑步时的2.7分贝。

基于其卓越的抗运动干扰能力，研究进入了面向多种深层组织动态活动的监测程序。在手腕处，通过四探针交流阻抗测量法，该界面成功捕捉到桡动脉搏动引起的微小阻抗变化，其波形信噪比较商用凝胶电极提升了8.3分贝，且因其允许制作更窄的电极条，所记录的脉搏波峰更尖锐，空间分辨率更高，这对评估心血管健康至关重要。在颈部，研究团队利用该界面监测了发声时的深部组织形变。受试者重复发出26个英文字母，测量到的生物阻抗波形呈现出高度可重复的字母特异性特征。通过使用最近质心分类算法，对四个字母的分类准确率高达96%，而凝胶电极仅为38%，这证明了该技术在无声语言识别或喉咙健康监测方面的潜力。

最后，为了证明其在高度不规则体表的通用性，研究流程扩展至未剃毛的皮肤区域。该电功能化体表界面能够直接喷涂于有毛发的腿部和小腿皮肤上，并可靠地记录肌电信号。更关键的是，在未剃毛的头皮上，该界面与商用脑电图头套结合，成功采集到了高质量的脑电图信号，闭眼时清晰观测到枕叶区主导的Alpha节律，其信噪比较使用标准导电膏的商用电极提升了7.3分贝。基于此，团队又进一步探索了头皮深层生物阻抗监测。通过测量头皮交流阻抗，他们不仅能清晰地分辨出唾液吞咽和呼吸引起的信号变化，还通过反复的站立-平卧体位测试，观察到与大脑血流自动调节相关的阻抗适应性变化。更为突出的是，在规律性视觉刺激实验中，该界面稳定地记录到了由神经活动和脑部血液再分配共同引发的快速和慢速两种阻抗响应，这一发现对于使用便携式设备无创监测脑功能具有重要意义。

本研究的结论是，通过将二维纳米片墨水直接喷涂于人体，所创建的电功能化体表界面成功地将任意不规则、动态的体表转化为低噪声、抗运动的电学接口。这项技术的科学价值在于，它为深部组织电生理信号的非侵入式、高保真连续记录，解决了电极-组织界面这一长期存在的根本性物理难题。其应用前景广泛，能够支持在人们日常自由活动状态下，对心血管、肌肉运动及大脑神经活动等深层组织生物电信号进行便携式、无感知的长期监测，为个性化医疗、神经系统疾病诊断以及人机交互等领域提供了强大的技术工具。

该研究的亮点主要体现在三个方面。第一是界面构建方法的革新性：无需高温高真空环境，仅通过简单的喷涂便能在皮肤上原位形成高性能的导电薄膜，实现了“即时电功能化”。第二是界面物理机制上的深刻洞察与性能上的突破：结合理论模拟与实验，明确指出并验证了范德华薄膜以其纳米级共形、疏水粘附和层间滑动三大特性，能几乎同时最大限度地抑制δp1、δp2和δp3这三种不同来源的运动伪影，这使得它在降低接触阻抗和抗运动干扰这两项核心指标上，均表现出了远超现有商用及部分前沿技术的优势。第三是研究对象的特殊性和全面性：实验特意选择了未剃毛的头皮等极具挑战性的体表区域来验证其有效性，并实现了从体表电信号、深部血管搏动、肌肉运动到颅内脑活动的多层次、多模态生理信息的同步追踪，全面地展示了该平台技术的通用性。