211service.com
Bionische pleisters
MIT-ingenieurs hebben ontworpen wat de pleister van de toekomst zou kunnen zijn: een plakkerig, rekbaar, gelachtig materiaal dat temperatuursensoren, led-verlichting en andere elektronica kan bevatten, evenals kleine reservoirs en kanalen voor medicijnafgifte. Het materiaal geeft medicijnen af als reactie op veranderingen in de huidtemperatuur en kan zo worden ontworpen dat het oplicht als bijvoorbeeld het medicijn bijna op is.
Wanneer het verband wordt aangebracht op een zeer flexibel gebied, zoals de elleboog of knie, rekt het mee met het lichaam, waardoor de ingebouwde elektronica functioneel en intact blijft.
Dit verhaal maakte deel uit van ons nummer van maart 2016
- Zie de rest van het nummer
- Abonneren
De sleutel tot het ontwerp is een hydrogelmatrix ontworpen door Xuanhe Zhao, universitair hoofddocent werktuigbouwkunde. De hydrogel is een rubberachtig materiaal, meestal samengesteld uit water, ontworpen om sterk te hechten aan oppervlakken zoals goud, titanium, aluminium, silicium, glas en keramiek, waardoor het mogelijk wordt om elektronica in te bouwen.
In het journaal Geavanceerde materialen , meldt het team dat elektronica zoals geleidende draden, halfgeleiderchips, LED-verlichting en temperatuursensoren in de hydrogel zijn ingebed. Zhao zegt dat elektronica gecoat in hydrogel niet alleen op het huidoppervlak maar ook in het lichaam kan worden gebruikt, bijvoorbeeld als glucosesensoren of zelfs neurale sondes.
Elektronica ingebed in polymeren is gebonden aan hydrogel.
Typische synthetische hydrogels zijn broos en nauwelijks rekbaar, en ze hechten zwak aan andere oppervlakken. Om deze uitdagingen te omzeilen, bedacht het team van Zhao een algemene ontwerpstrategie voor robuuste hydrogels, waarbij water werd gemengd met kleine hoeveelheden geselecteerde biopolymeren om zachte, rekbare materialen te creëren met een stijfheid van 10 tot 100 kilopascal - ongeveer het bereik van menselijke zachte weefsels. De onderzoekers bedachten ook een manier om de hydrogel sterk te binden aan verschillende niet-poreuze oppervlakken.
In de nieuwe studie heeft de groep elektronische temperatuursensoren en kleine medicijnreservoirs ingebed in een vel hydrogel om te creëren wat zij een slim wondverband noemen. Ze creëerden ook paden om medicijnen door de hydrogel te laten stromen, door ofwel buisjes met patronen in te brengen of kleine gaatjes door de matrix te boren. Ze plaatsten het verband over verschillende delen van het lichaam en ontdekten dat het, zelfs als het sterk uitgerekt was, de huidtemperatuur bleef volgen en medicijnen afgaf volgens de sensormetingen.
De onderzoekers zeggen dat een onmiddellijke toepassing van de technologie kan zijn als een behandeling voor brandwonden of andere huidaandoeningen. Uiteindelijk kan het worden gebruikt als drager voor neurale sondes of glucosesensoren.
Als u elektronica in nauw contact met het menselijk lichaam wilt brengen voor toepassingen zoals bewaking van de gezondheidszorg en het toedienen van medicijnen, is het meestal wenselijk om de elektronische apparaten zacht, nat en rekbaar te maken om in de omgeving van het menselijk lichaam te passen, Zhao zegt. Dat is de motivatie voor rekbare hydrogel-elektronica.