Учитывая, что рак, диабет и болезни сердца являются одними из ведущих причин инвалидности и смерти в Соединенных Штатах, представьте себе решение для долгосрочного мониторинга на дому, которое могло бы выявлять эти хронические заболевания на ранней стадии и приводить к своевременным вмешательствам.
Чжэн Янь и команда исследователей из Университета Миссури, возможно, нашли решение. Они создали ультрамягкий материал, "похожий на кожу", который одновременно дышит и растягивается, для использования при разработке носимого на коже биоэлектронного устройства, способного одновременно отслеживать множество жизненно важных показателей, таких как кровяное давление, электрическая активность сердца и увлажнение кожи.
"Наша общая цель - помочь улучшить долгосрочную биосовместимость и долговременную точность носимой биоэлектроники за счет инноваций этого фундаментального пористого материала, обладающего многими новыми свойствами", - сказал Ян, доцент кафедры химической и биомедицинской инженерии и кафедры машиностроения и аэрокосмической инженерии.
Изготовленная из жидкометаллического эластомерного композита, ключевая особенность материала - его мягкие свойства, похожие на кожу.
"Оно ультрамягкое и сверхрастягивающееся, поэтому, когда устройство надевается на человеческое тело, оно будет механически незаметно для пользователя", - сказал Ян. "Вы не можете этого почувствовать, и вы, скорее всего, забудете об этом. Это потому, что люди могут чувствовать давление около 20 килопаскалей или больше, когда что-то натягивается на их кожу, а этот материал создает меньшее давление, чем это ".
Его комплексные антибактериальные и противовирусные свойства также могут помочь предотвратить образование вредных патогенных микроорганизмов на поверхности кожи под устройством во время длительного использования.
"Мы называем это механической и электрической развязкой, поэтому, когда материал растягивается, электрические характеристики во время движения человека меняются лишь незначительно, и устройство все еще может записывать высококачественные биологические сигналы от человеческого тела", - сказал Ян.
В то время как другие исследователи работали над аналогичными конструкциями для жидкометаллических эластомерных композитов, Ян сказал, что у команды MU есть новый подход, потому что разработанный ими дышащий "пористый" материал может предотвратить утечку жидкого металла, когда материал растягивается при движении человеческого тела.
Работа основана на существующем доказательстве концепции команды, продемонстрированном их предыдущей работой, включая кардиомонитор, который в настоящее время находится в стадии разработки. Ян надеется, что в будущем биологические данные, собранные устройством, можно будет передавать по беспроводной сети на смартфон или аналогичную электронику для дальнейшего обмена с медицинскими работниками.
"Пористые композиты из жидкого металла и эластомера с высокой устойчивостью к утечкам и антимикробными свойствами для биоэлектроники, сопряженной с кожей" была опубликована в Научные достижения, журнал Американской ассоциации содействия развитию науки (AAAS). Соавторами исследования являются Ядонг Сюй, Яджуан Су, Сяньчэнь Сюй, Брайан Арендс, Ганганг Чжао, Дэниел Аккерман, Генри Хуан, Сент-Патрик Рид, Джошуа Сантарпиа, Чансон Ким, Зехуа Чен, Сана Махмуд, Юн Лин, Александр Браун, Цянь Чен, Гоолян Хуан и Цзинвэй Се.
Это исследование было поддержано грантами Национального научного фонда (2149721), Управления военно-морских исследований (FA9550-21-1-0226 ), Национальный институт общих медицинских наук (P30GM127200), Национальный институт артрита, заболеваний опорно-двигательного аппарата и кожи (R21AR080906) и Управление научных исследований ВВС (AF 9550-20-1-0279 и AFOSR FA9550-20-1-0257 ). Ответственность за содержание несут исключительно авторы и не обязательно отражают официальную точку зрения финансирующих агентств.
Комментарии