电子器件与生物组织的集成对于医疗植入物等应用是理想的，例如控制假肢或治疗心律失常。但软组织和刚性电子设备之间的几何和机械不匹配可能会引发免疫反应，并影响设备的性能和安全性。无缝连接可以通过使用收缩成所需形状的刺激响应薄膜来实现，例如工业包装中常见的“收缩包装”。这种薄膜在环境条件下是稳定的，因此可以在使用前储存而不会降解或收缩。当植入后，它们会迅速而大幅度地收缩，围绕生物问题塑造自己。然而，寻找制作这样一块薄膜的材料是一个挑战。热收缩膜具有适当的形状自适应包裹能力，但往往比生物组织更坚固，并且只有在暴露于体内无法使用的高温时才会收缩。在体温下收缩并响应水的材料与生理环境更相容，但通常在环境条件下收缩缓慢或不稳定。水凝胶足够柔软，可以最大限度地减少与生物组织的机械失配，但其高含水量使其与常见的微电子制造工艺不兼容。蜘蛛丝在室温下稳定，且在高湿度（约70%）下也可以实现“超级收缩”。然而，它们过于刚性，无法与软组织集成，并且与2D平面制造工艺不兼容。启发于蜘蛛丝的特性，南洋理工大学陈晓东、高华健、深圳技术研究院刘志远和南京医科大学胡本慧等人开发出一种水响应形状自适应聚合物 (WRAP) 薄膜，该薄膜具有出色的环境稳定性和快速的水诱导收缩能力。将这些成分简单地混合在水溶液中，然后蒸发以形成初始薄膜。然后将其冷拉形成 WRAP 薄膜。
图|WRAP薄膜具有超收缩能力
研究人员设计了由聚（环氧乙烷）和聚（乙二醇）-α-环糊精包合物组成的水响应性超浓缩聚合物膜，这些膜在环境条件下最初是干燥、柔性和稳定的，在润湿后几秒内（约每秒30%）收缩超过其原始长度的50%，并变得柔软（约100kPa）和可拉伸（约600%）的水凝胶薄膜。这种超凝聚归因于膜的排列微孔分级结构，这也促进了电子集成。制备后的WRAP薄膜干燥、柔韧且多孔，使其与电子制造工艺高度兼容。在室温 (25°C) 和湿度低于 80% 的条件下保存长达三个月，它可以保持稳定而不收缩。然而，当接触到水时，它会发生超收缩，因为水会分解微观晶体或微晶，这些晶体或微晶将拉伸的聚合物链保持在其内部的构象中。这将材料转变为柔软、可拉伸的水凝胶薄膜，可以无缝地适应不同形状和大小的生物组织，包括神经、肌肉和心脏组织。图|WRAP薄膜的微观结构和超压缩机制
研究人员通过将薄膜与电子导电金属层和绝缘层集成，并将电极封装在绝缘材料中，创建了形状自适应 WRAP 电极。由此产生的基于水凝胶的、水响应的、形状自适应的生物电极适用于神经刺激和电生理信号记录。图|作为植入式刺激和记录电极的水响应形状自适应电极阵列
除了在神经刺激和电生理信号记录方面开辟潜在应用外，WRAP电极是柔性的和可折叠的，因此可以作为微创植入物输送到心脏。这将避免与传统开胸开胸术相关的风险和并发症。随着结构和收缩性能的进一步增强，WRAP膜可能会有更广泛的应用，例如在制造人造肌肉和促进伤口闭合方面。预计可以通过推进形状自适应电子设备的设计并结合进一步的功能，将有可能开发出适用于神经修复和血压监测等应用的更智能的设备。图|WRAP电极用于RPNI、心外膜记录和微创植入
该WRAP电极还不适合长时间使用数月或数年。实验观察结果表明，在几周的时间里，对电流的阻力显著增加，这可能是由于薄膜中物理交联的降解。此外，由于WRAP膜的收缩是不可逆的，因此电极不被设计用于重复使用。接下来，研究人员打算做进一步的实验，深入研究薄膜是如何形成的，目前只有通过模拟才能理解。研究人员还将提高电极的长期稳定性，可能是通过改变膜中的化学交联或大体积聚合物端基。总之，这项研究表明，这种水响应性材料可以在塑造下一代组织-电子界面以及拓宽形状自适应材料的生物医学应用方面发挥重要作用。Yi, J., Zou, G., Huang, J. et al. Water-responsive supercontractile polymer films for bioelectronic interfaces. Nature 624, 295–302 (2023).https://doi.org/10.1038/s41586-023-06732-y 
