可穿戴在人體皮膚上或在體內(nèi)安全使用的生物傳感器在醫(yī)療應(yīng)用和日常健康監(jiān)測中越來越普遍。 尋找合適的材料將傳感器綁定在一起并將其粘附到表面上，這也是使這項(xiàng)技術(shù)變得更好的重要組成部分。 紐約州立大學(xué)賓漢姆頓大學(xué)的最新研究提供了一種可能的解決方案，尤其是對于皮膚應(yīng)用，該文章發(fā)表在《先進(jìn)材料技術(shù)》雜志上。
這項(xiàng)研究利用了聚二甲基硅氧烷（PDMS），一種有機(jī)硅材料，由于其生物相容性和軟機(jī)械特性而廣受歡迎。它通常用作固體膜，無孔材料，這會(huì)導(dǎo)致傳感器透氣性和汗液蒸發(fā)問題。
布朗說：“在運(yùn)動(dòng)監(jiān)測中，如果您的皮膚上有一個(gè)裝置，汗水會(huì)在該裝置下積聚。” “這可能會(huì)引起炎癥，并且在連續(xù)監(jiān)測應(yīng)用中也會(huì)出現(xiàn)誤差。
“例如，一項(xiàng)進(jìn)行心電圖（ECG）分析的實(shí)驗(yàn)表明，多孔PDMS可使運(yùn)動(dòng)過程中的汗液蒸發(fā)，能夠保持高分辨率信號(hào)。無孔PDMS不能使汗液容易蒸發(fā)，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)后信號(hào)分辨率降低。
該團(tuán)隊(duì)通過靜電紡絲制造了一種多孔的PDMS材料，靜電紡絲是一種利用電力制造納米纖維的生產(chǎn)方法。
在機(jī)械測試過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)這種新材料的作用類似于人表皮的膠原蛋白和彈性纖維。該材料還可以用作電子產(chǎn)品的干膠，以牢固地層壓在皮膚上，從而實(shí)現(xiàn)無膠監(jiān)控。與無孔PDMS膜相比，使用7天后的生物相容性和生存力測試也顯示出更好的結(jié)果。
布朗說：“您可以在需要流體通過材料（例如汗液）被動(dòng)轉(zhuǎn)移以容易地通過設(shè)備蒸發(fā)的各種應(yīng)用中使用它。”
由于該材料的可滲透結(jié)構(gòu)具有生物流體，小分子和氣體擴(kuò)散的能力，因此可以與柔軟的生物組織（如皮膚，神經(jīng)和心臟組織）整合在一起，從而減少應(yīng)用部位的炎癥。
Brown看到的應(yīng)用包括用于治療長期，慢性傷口的電子設(shè)備。用于氧氣和二氧化碳呼吸監(jiān)測的可呼吸電子設(shè)備；將人類細(xì)胞整合到可植入電子設(shè)備中的設(shè)備；以及實(shí)時(shí)的體外化學(xué)和生物監(jiān)測。
Koh –最近的項(xiàng)目包括汗液輔助電池電源和生物監(jiān)測–將多孔PDMS研究描述為“我研究的基石”。
她說：“我的實(shí)驗(yàn)室對開發(fā)可穿戴電子設(shè)備以外的生物集成傳感系統(tǒng)非常感興趣。” “目前，在過去的10年中，技術(shù)不斷發(fā)展，以開發(fā)出耐用且靈活的設(shè)備。但是，我們始終希望走得更遠(yuǎn)，以創(chuàng)建可用于不僅僅在皮膚上的不可見系統(tǒng)中的傳感器。
“ Koh正在與電氣和計(jì)算機(jī)工程系的Seokheun Choi副教授進(jìn)行的另一項(xiàng)研究中，也看到了這種多孔PDMS材料的可能性。她和Choi結(jié)合了各自的優(yōu)勢，為軟生物電子學(xué)開發(fā)了可拉伸紙，使我們能夠監(jiān)視生理狀態(tài)。
