به گزارش ایسنا، حسگرهای پوشیدنی سلامت که قادر به نظارت مداوم بر تغییرات بدن هستند، در سالهای اخیر به یک پیشرفت عظیم در فناوری سلامت تبدیل شدهاند.
این دستگاهها همراه با پچهای پزشکی و پانسمانهای زخم، اغلب باید ساعتها یا روزها در تماس با پوست باقی بمانند. با این حال، هیدروژلهای غنی از آب که معمولاً در چنین محصولاتی استفاده میشوند، میتوانند گرما و عرق را به دام بیندازند و به طور بالقوه باعث سوزش و اختلال در خوانش حسگرها شوند.
پژوهشگران در یک مطالعه جدید که در مجله Nature منتشر شده است، به رهبری تیمی در موسسه فناوری ماساچوست(MIT) از توسعه یک هیدروژل حاوی یک شبکه پایدار و سهبعدی از کانالهای میکروسکوپی پر از هوا خبر میدهند.
یک مطالعه در سال ۲۰۲۴ که در مجله Science Advances منتشر شد، با استفاده از یک حسگر هیدروژل نفوذپذیر به گاز با ضخامت حدود ۱۰ میکرومتر و تقویت شده با نانومِش پلی اورتان، هشت روز نظارت مداوم بر پوست را به دست آورد.
مطالعه جدید MIT رویکرد متفاوتی را در پیش گرفته و یک شبکه پایدار از مسیرهای هوا را در یک هیدروژل حجیم ایجاد میکند و در عین حال محتوای آب آن را ۷۰ درصد حفظ میکند.
با وجود اینکه این ماده ۷۰ درصد آب دارد، در آزمایشهای آزمایشگاهی به نفوذپذیری اکسیژن تا ۱۸۵ بارر(barrer) که واحد اندازهگیری نفوذپذیری گاز است، دست یافت. این حدود ۱۰ برابر نفوذپذیرتر از یک هیدروژل معمولی است.
محققان با الهام از معماری ریههای انسان که هوا را حمل میکند، از یک دستور هیدروژل معمولی استفاده کردند و مقدار کمی ذرات آئروژل سیلیس (اساساً حبابهای هوای جامد) به آن اضافه کردند. این ذرات دافع آب، هوا را به دام میاندازند و از فروپاشی یا پر شدن فضاهای کوچک هوا داخل آنها با آب جلوگیری میکنند.
در طول تولید، ذرات داخل هیدروژل به هم نزدیک شدند و یک شبکه نازک و به هم پیوسته از کانالهای پر از هوا تشکیل دادند. این کانالها به اکسیژن و بخار آب اجازه میدادند تا از ماده عبور کنند، در حالی که محتوای آب بالای خود را حفظ میکرد.
هیدروژلها همچنین بخار آب را با سرعت ۱۰ تا ۱۰۰ برابر بیشتر از پچهای سیلیکونی و پلی اورتان منتقل میکردند و به خروج رطوبت از پوست کمک میکردند.
این هیدروژل همچنین نرم و بادوام بود و پس از ۱۰ هزار چرخه کشش، حدود ۹۵ درصد از نفوذپذیری هوای خود را حفظ کرد.
محققان برای اثبات قابلیت پوشیدن محصول جدید، راحتی پوشیدن پچهای خود را در مقایسه با انواع سیلیکونی رایجتر آزمایش کردند.
تصاویر فروسرخ گرفته شده دو دقیقه پس از برداشتن پچها نشان داد که دمای پوست زیر یک پچ سیلیکونی تجاری پس از ۲۰ دقیقه تمرین ورزشی، ۶.۵ درجه سانتیگراد افزایش یافته است.
با این حال، دما در زیر این هیدروژل جدید حدود ۱ درجه کاهش یافته بود، احتمالاً به این دلیل که این ماده اجازه میدهد گرما به طور مؤثرتری خارج شود.
مقدار قابل توجهی عرق نیز در زیر پچ سیلیکونی جمع شد، در حالی که پوست پوشیده شده با هیدروژل قابل تنفس، مشابه با پوست بدون پوشش باقی ماند.
در آزمایش دیگری، ۱۰ داوطلب، پچهای جدید را در طول یک ساعت ورزش متوسط روی سینه خود پوشیدند و هیچ یک از آنها خارش، سوزش یا سایر واکنشهای نامطلوب پوستی را گزارش نکردند.
این تیم همچنین هیدروژل را برای استفاده به عنوان الکترودی که فعالیت الکتریکی قلب را ثبت میکند، تطبیق داد.
در طول آزمایشهای دوچرخهسواری، الکترودهای هیدروژل معمولی با تجمع عرق، سیگنالهای الکتروکاردیوگرام (ECG) با پایداری کمتری تولید کردند. الکترودهای ساخته شده با هیدروژل نفوذپذیر هوا، خوانشهای واضحتری را در طول و بعد از ورزش حفظ کردند.
در پایش طولانیمدت، الکترودهای هیدروژل به مدت ۱۰ روز به طور مداوم پوشیده شدند و در طول فعالیتهایی از جمله خواب، کار، پیادهروی و ورزش، به ثبت سیگنالهای ECG قابل استفاده ادامه دادند.
شوانهه ژائو(Xuanhe Zhao)، نویسنده ارشد این مطالعه و مهندس مکانیک در MIT میگ