Датчики, вроде тех, что используются для электрокардиограммы (ЭКГ), могут быть критически важны для спасения жизни человека. Но липкие пластыри, используемые для их крепления, иногда могут нанести вред коже. Экспериментальный медицинский пластырь решает эту проблему. Идею для его создания ученые подсмотрели у присосок осьминога.
Большинство медицинских пластырей похожи на обычную липкую ленту. Они используют липкие химические вещества - клеи - для прикрепления к коже. К сожалению, у многих людей возникает раздражение от этих химикатов. Это приводит к зуду, покраснению, воспалению и даже волдырям. Кроме того, клеи отклеиваются, когда они намокают. Более того, отклеивание пластыря может быть болезненным, и он плохо прилипает при повторном использовании.
В поисках менее раздражающей, менее болезненной и более надежной, многоразовой альтернативы ученые из Саудовского университета науки и технологий имени короля Абдуллы (KAUST) обратились к осьминогам.
“Осьминогоподобный” пластырь
Ученые обратили внимание на присоски, расположенные вдоль нижней стороны щупалец осьминога. Эти присоски не только могут многократно прилипать к поверхностям без использования каких-либо химических веществ, но и делать это под водой. То есть, намокание поверхности точно не является для них проблемой.
Чтобы создать свой «миниатюрный пластырь с присосками, похожий на осьминога» (AMOS), исследователи начали с создания формы. Эта задача была выполнена с помощью 3D-печати, известной как стереолитография, при которой объекты создаются путем избирательного освещения ультрафиолетовым лазером ванны с фотополимерной смолой.
Полученная форма состояла из массива крошечных куполов, переплетенных сетью зигзагообразных линий.
Затем на форму в жидком виде наносился биосовместимый полимер полидиметилсилоксан (PDMS). Он отклеивался после приобретения твердой эластичной формы. В получившемся эластичном пластыре купола создали крошечные присоски, а линии создали крошечные каналы, которые выходили к краям пластыря.
Когда готовый пластырь AMOS прижимали к человеческой коже, присоски надежно прилипали к поверхности, образуя под каждой из них крошечный вакуум. Липкая микроструктура PDMS также помогала пластырю прилипать, но все же позволяла безболезненно его снимать.
Каналы, тем временем, отводили влагу из-под пластыря путем капиллярного действия, помогая коже под ним дышать.
Учпешные тесты
В ходе одного из тестов технологии пластырь AMOS был оснащен электродами и затем прикреплен к коже добровольца-мужчины, когда тот ездил на велосипеде. Пластырь оставался на месте даже при нанесении на влажную или покрытую волосами кожу, обеспечивая хорошие показания без раздражения кожи.
Технология даже успешно использовалась для мониторинга биосигналов ученого-вычислителя KAUST во время его 30-дневного путешествия на велосипеде с ручным приводом протяженностью 3000 км.
«Наша цель - разработать комплексное, универсальное, прикрепляемое к коже устройство, которое может революционизировать носимые технологии мониторинга здоровья и диагностики. Мы планируем провести обширные клинические испытания, чтобы подтвердить его эффективность в реальных медицинских приложениях», - говорит ведущий автор исследования, доцент Назек Эль-Атаб.
Описание разработки опубликовано в журнале Advanced Functional Materials.
