چسب زیستی الهام گرفته از صدف سنسورهای پوشیدنی را مقاوم تر کرد
به گزارش دانلود عکس، تعدادی از محققان نوعی هیدروژل نوین ابداع نموده اند که میتوان آنرا به سنسورهای زیستی ماندگار و قابل تنفس تبدیل کرد.
به گزارش دانلود عکس به نقل از فیز، سنسورهای زیستی (بیوسنسورها) طی دو دهه گذشته تحول بزرگی در پایش سلامت در منزل به وجود آورده اند. ابزارهایی مانند پایشگرهای پوشیدنی ضربان قلب و قند خون به بیماران دچار بیماریهای مزمن کمک می کنند تا وضعیت سلامت خودرا بطور مداوم زیر نظر داشته باشند و زندگی فعال تری داشته باشند. با این وجود، حتی پیشرفته ترین این حسگرها نیز به علت ناتوانی در حفظ تماس پایدار با پوست، خصوصاً هنگام فعالیت بدنی، با محدودیت هایی مواجه هستند.
پژوهشگران دانشگاه درکسل و دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا برای حل این مشکل، نوعی هیدروژل جدید توسعه داده اند که بعنوان بستر سنسورهای زیستی استفاده می شود. این هیدروژل که نتایج پژوهش آن در نشریه Science Advances پخش شده، منعطف، بادوام و خیلی چسبنده است و حتی روی پوست مرطوب، عرق کرده یا دارای مو نیز اتصال خودرا حفظ می نماید.
به گفته محققان، علاوه بر خم و کشیده شدن پوست در اثر حرکات طبیعی بدن، عواملی مانند رطوبت، چربی و وجود مو از مهم ترین موانع عملکرد دقیق سنسورهای زیستی هستند، برای اینکه اتصال آنها به پوست را مختل کرده و کیفیت دریافت سیگنال های زیستی را کم می کنند. هیدروژل جدید برای غلبه بر همین چالش ها طراحی شده است.
ابو موسی عبداله، پژوهشگر پسادکتری مهندسی مکانیک دانشگاه درکسل و یکی از سرپرستان این مطالعه، می گوید: «هدف غائی این است که سنسورهای زیستی آن قدر قابل اعتماد و راحت باشند که کاربر بدون آنکه مدام متوجه حضورشان شود، بتواند زندگی روزمره خودرا ادامه دهد.»
وی اضافه کرد: «فرمولی طراحی کردیم که امکان چاپ هیدروژل در هر شکل و اندازه ای را فراهم می آورد. این ماده ضمن حفظ چسبندگی روی پوست عرق کرده یا دارای مو، از دوام کافی جهت استفاده مکرر نیز برخوردار می باشد.»
پژوهشگران با تنظیم دقیق ترکیب پلیمرها و مواد افزودنی، هیدروژلی با چندین خاصیت عملکردی مهم تولید کردند. همین طور با طراحی یک سازوکار شیمیایی که پروسه ژل شدن را بوسیله کنترل pH به تعویق می اندازد، امکان ساخت حسگرها در شکل ها و اندازه های سفارشی فراهم گردید.
در این شیوه، ژل زمانی تشکیل می شود که ماده داخل سرنگ قرار دارد؛ ازاین رو هیدروژل به راحتی روی پوست تزریق یا پخش شده و به سرعت با انحنای محل موردنظر منطبق می شود.
عبداله در اینباره اظهار داشت: «این انعطاف پذیری به ما اجازه می دهد الکترودهایی متناسب با بخش های مختلف بدن یا نیازهای هر فرد تولید نماییم. هیدروژل جدید، نوع تازه ای از اندازه گیری های فیزیولوژیک ارایه نمی دهد، اما اندازه گیری های فعلی را در شرایط واقعی و دشوار، قابل اعتمادتر می کند.»
برای افزایش استواری و رسانایی الکتریکی، محققان از دو نانوماده مبتنی بر گرافن شامل گرافن القاشده با لیزر (Laser-Induced Graphene) و اکسید گرافن احیاشده (Reduced Graphene Oxide) استفاده کردند. این مواد شبکه ای متخلخل درون هیدروژل ایجاد می کنند که علاوه بر بهبود انتقال سیگنال های الکتریکی، اجازه عبور عرق را نیز می دهد و از تجمع رطوبت و جدا شدن سنسور از پوست جلوگیری می کند.
در مرحله نهایی، محققان پلی دوپامین را نیز به فرمول هیدروژل افزودند؛ پلیمر زیستی چسبنده ای که از پروتئین های چسبنده صدف های دریایی الهام گرفته و به صورت گسترده بعنوان چسب زیستی شناخته می شود. این ماده نه تنها اتصال سنسور به پوست را تقویت می کند، بلکه موجب می شود سنسور حتی هنگام فعالیت بدنی و تعریق نیز بطور پایدار روی پوست باقی بماند.
بطور خلاصه ابزارهایی مانند پایشگرهای پوشیدنی ضربان قلب و قند خون به بیماران گرفتار بیماریهای مزمن کمک می کنند تا وضعیت سلامت خودرا به طور مداوم زیر نظر داشته باشند و زندگی فعال تری داشته باشند. هیدروژل جدید برای غلبه بر همین چالش ها طراحی شده است. ابو موسی عبداله، پژوهشگر پسادکتری مهندسی مکانیک دانشگاه درکسل و یکی از سرپرستان این مطالعه، می گوید: هدف غائی این است که حسگرهای زیستی آن قدر قابل اعتماد و راحت باشند که کاربر بدون آنکه مدام متوجه حضورشان شود، بتواند زندگی روزمره خودرا ادامه دهد. این مواد شبکه ای متخلخل درون هیدروژل ایجاد می کنند که علاوه بر بهبود انتقال سیگنال های الکتریکی، اجازه عبور عرق را نیز می دهد و از تجمع رطوبت و جدا شدن حسگر از پوست جلوگیری می کند. در مرحله نهایی، پژوهشگران پلی دوپامین را نیز به فرمول هیدروژل افزودند؛ پلیمر زیستی چسبنده ای که از پروتئین های چسبنده صدف های دریایی الهام گرفته و به طور گسترده به عنوان چسب زیستی شناخته می شود.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب