Учитывая, что рак, диабет и сердечно-сосудистые заболевания входят в число основных причин инвалидности и смерти в Соединенных Штатах, представьте себе долгосрочное решение для мониторинга на дому, которое могло бы выявить эти хронические заболевания на ранней стадии и привести к своевременному вмешательству.

Чжэн Янь и группа исследователей из Университета Миссури могут найти решение. Они создали сверхмягкий «похожий на кожу» материал — одновременно дышащий и растягивающийся — для использования в разработке надеваемого на кожу носимого биоэлектронного устройства, способного одновременно отслеживать несколько жизненно важных показателей , таких как артериальное давление , электрическая активность сердца и увлажнение кожи. .

«Наша общая цель — помочь улучшить долгосрочную биосовместимость и долговременную точность носимой биоэлектроники за счет инновации этого фундаментального пористого материала, обладающего многими новыми свойствами», — сказал Ян, доцент кафедры химии и биомедицины. Машиностроение и кафедра машиностроения и аэрокосмической техники.

Ключевой особенностью этого материала, изготовленного из жидкометаллического эластомерного композита, является его мягкость, напоминающая кожу.

«Он ультрамягкий и ультрарастяжимый, поэтому, когда устройство носится на теле человека , оно будет механически незаметно для пользователя», — сказал Ян. «Вы этого не почувствуете и, скорее всего, забудете об этом. Это потому, что люди могут чувствовать давление в 20 килопаскалей и более, когда что-то растягивается на их коже, а этот материал создает меньшее давление».

Его интегрированные антибактериальные и противовирусные свойства также могут помочь предотвратить образование вредных патогенов на поверхности кожи под устройством во время длительного использования.

«Мы называем это механической и электрической развязкой, поэтому, когда материал растягивается, электрические характеристики во время движения человека изменяются лишь незначительно, и устройство по-прежнему может записывать высококачественные биологические сигналы от человеческого тела», — сказал Ян.

В то время как другие исследователи работали над аналогичными конструкциями эластомерных композитов из жидкого металла, Ян сказал, что у команды MU есть новый подход, потому что разработанный ими дышащий «пористый» материал может предотвратить утечку жидкого металла, когда материал растягивается, как человеческое тело. движется.

Работа основана на существующем доказательстве концепции команды, о чем свидетельствует их предыдущая работа, включая кардиомонитор, который в настоящее время находится в разработке. Ян надеется, что в будущем биологические данные, собранные устройством, можно будет передавать по беспроводной сети на смартфон или аналогичную электронику для будущего обмена с медицинскими работниками.

В журнале Science Advances была опубликована статья «Композиты пористого жидкого металла и эластомера с высокой устойчивостью к утечке и антимикробными свойствами для биоэлектроники с кожным интерфейсом».