چسب زیستی الهامگرفته از صدف حسگرهای پوشیدنی را مقاومتر کرد
به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از فیز، حسگرهای زیستی (بیوسنسورها) طی دو دهه گذشته تحول بزرگی در پایش سلامت در منزل ایجاد کردهاند. ابزارهایی مانند پایشگرهای پوشیدنی ضربان قلب و قند خون به بیماران مبتلا به بیماریهای مزمن کمک میکنند تا وضعیت سلامت خود را بهطور مداوم زیر نظر داشته باشند و زندگی فعالتری داشته باشند. با این حال، حتی پیشرفتهترین این حسگرها نیز به دلیل ناتوانی در حفظ تماس پایدار با پوست، بهویژه هنگام فعالیت بدنی، با محدودیتهایی روبهرو هستند.
پژوهشگران دانشگاه درکسل و دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا برای رفع این مشکل، نوعی هیدروژل جدید توسعه دادهاند که بهعنوان بستر حسگرهای زیستی استفاده میشود. این هیدروژل که نتایج پژوهش آن در نشریه Science Advances منتشر شده، انعطافپذیر، بادوام و بسیار چسبنده است و حتی روی پوست مرطوب، عرقکرده یا دارای مو نیز اتصال خود را حفظ میکند.
به گفته پژوهشگران، علاوه بر خم و کشیده شدن پوست در اثر حرکات طبیعی بدن، عواملی مانند رطوبت، چربی و وجود مو از مهمترین موانع عملکرد دقیق حسگرهای زیستی هستند، زیرا اتصال آنها به پوست را مختل کرده و کیفیت دریافت سیگنالهای زیستی را کاهش میدهند. هیدروژل جدید برای غلبه بر همین چالشها طراحی شده است.
ابو موسی عبداله، پژوهشگر پسادکتری مهندسی مکانیک دانشگاه درکسل و یکی از سرپرستان این پژوهش، میگوید: «هدف نهایی این است که حسگرهای زیستی آنقدر قابل اعتماد و راحت باشند که کاربر بدون آنکه مدام متوجه حضورشان شود، بتواند زندگی روزمره خود را ادامه دهد.»
وی افزود: «فرمولی طراحی کردیم که امکان چاپ هیدروژل در هر شکل و اندازهای را فراهم میکند. این ماده ضمن حفظ چسبندگی روی پوست عرقکرده یا دارای مو، از دوام کافی برای استفاده مکرر نیز برخوردار است.»
پژوهشگران با تنظیم دقیق ترکیب پلیمرها و مواد افزودنی، هیدروژلی با چندین ویژگی عملکردی مهم تولید کردند. همچنین با طراحی یک سازوکار شیمیایی که فرایند ژلشدن را از طریق کنترل pH به تعویق میاندازد، امکان ساخت حسگرها در شکلها و اندازههای سفارشی فراهم شد.
در این روش، ژل زمانی تشکیل میشود که ماده داخل سرنگ قرار دارد؛ بنابراین هیدروژل بهآسانی روی پوست تزریق یا پخش شده و بهسرعت با انحنای محل موردنظر منطبق میشود.
عبداله در اینباره گفت: «این انعطافپذیری به ما اجازه میدهد الکترودهایی متناسب با بخشهای مختلف بدن یا نیازهای هر فرد تولید کنیم. هیدروژل جدید، نوع تازهای از اندازهگیریهای فیزیولوژیک ارائه نمیدهد، اما اندازهگیریهای فعلی را در شرایط واقعی و دشوار، قابل اعتمادتر میکند.»
برای افزایش استحکام و رسانایی الکتریکی، پژوهشگران 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 شبکهای متخلخل درون هیدروژل ایجاد میکنند که علاوه بر بهبود انتقال سیگنالهای الکتریکی، اجازه عبور عرق را نیز میدهد و از تجمع رطوبت و جدا شدن حسگر از پوست جلوگیری میکند.
در مرحله نهایی، پژوهشگران پلیدوپامین را نیز به فرمول هیدروژل افزودند؛ پلیمر زیستی چسبندهای که از پروتئینهای چسبنده صدفهای دریایی الهام گرفته و بهطور گسترده بهعنوان چسب زیستی شناخته میشود. این ماده نهتنها اتصال حسگر به پوست را تقویت میکند، بلکه باعث میشود حسگر حتی هنگام فعالیت بدنی و تعریق نیز بهطور پایدار روی پوست باقی بماند.
منبع خبرگزاری مهر
