Forskere udvikler en bærbar enhed, der skaber 3D-billeder af huden på 10 minutter

Et team fra Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) har udviklet en bærbar enhed, der producerer højopløselige 3-D-billeder af menneskelig hud inden for 10 minutter. Holdet siger, at den bærbare hudkortlægningsenhed kunne bruges til at vurdere sværhedsgraden af ​​hudsygdomme såsom eksem og psoriasis.

3D-hudkortlægning kan være nyttig for klinikere, da det meste udstyr, der bruges til at vurdere hudtilstande, kun giver 2D-billeder af hudoverfladen. Da enheden også kortlægger dybden af ​​kammene og rillerne i huden på op til 2 mm, det kan også hjælpe med at overvåge sårheling. Enheden presser en specialudviklet film på motivets hud for at opnå et aftryk på op til 5 gange 5 centimeter, som derefter udsættes for en elektrisk ladning, generere et 3D-billede.

Forskerne designede og 3-D printede en prototype af deres enhed ved hjælp af polymælkesyre (PLA), en bionedbrydelig bioplast. Den batteridrevne enhed, som måler 7 cm gange 10 cm, vejer kun 100 gram.

Den indbyggede NTU-prototype er udviklet til en brøkdel af prisen på enheder med sammenlignelige teknologier, såsom optisk kohærens tomografi (OCT) maskiner, som kan koste tusindvis af dollars og veje op til 30 kg.

Adjunkt Grzegorz Lisak fra NTU's School of Civil and Environmental Engineering, hvem ledede forskningen, sagde, "Vores ikke-invasive, enkel og billig anordning kunne bruges til at supplere nuværende metoder til diagnosticering og behandling af hudsygdomme. I landdistrikter, der ikke har let adgang til sundhedspleje, ikke-medicinsk uddannet personale kan lave hudkort ved hjælp af enheden og sende dem til læger til vurdering."

At give en uafhængig kommentar til, hvordan enheden kan være nyttig for klinikere, Dr. Yew Yik Weng, en konsulent dermatolog ved National Skin Center og en adjunkt ved NTU's Lee Kong Chian School of Medicine, sagde:"Teknologien er en interessant måde at kortlægge overfladeteksturen af ​​menneskelig hud. Det kunne være en nyttig metode til at kortlægge hudtekstur og sårheling på en 3-D måde, hvilket er særligt vigtigt i forskning og kliniske forsøg. Da enheden er batteridrevet og bærbar, der er et stort potentiale i dets udvikling til et værktøj til point of care vurdering i kliniske omgivelser."

Adjunkt Dr. Yew sagde, "Enheden kan være særlig nyttig i undersøgelser, der involverer sårheling, da vi lige nu mangler et værktøj, der kortlægger længden og dybden af ​​skin ridges. I øjeblikket, vi er afhængige af fotografier eller målinger i vores forsøg, som kun kunne give en 2D-vurdering."

Første forfatter til undersøgelsen, Mr Fu Xiaoxu, en ph.d. studerende fra NTU's Skole for Byggeri og Miljø, sagde:"3D-skinkortlægningsenheden er enkel at betjene. Oven i det, et 1,5V tørbatteri er alt, der er nødvendigt for at køre enheden. Det er et eksempel på en grundlæggende, dog meget effektiv anvendelse af elektrokemi, da der ikke kræves dyrt elektronisk hardware."

Udgivet i det videnskabelige tidsskrift Analytica Chimica Acta denne måned, teknologien er udviklet af Asst Prof Lisak, som også er direktør for Residues &Resource Reclamation Center ved Nanyang Environment and Water Research Institute (NEWRI) og hans ph.d. studerende, Mr Fu Xiaoxu.

Den 'gyldne' løsning til 3D-hudkortlægning

Nøglekomponenten i NTU-enheden er en polymer kaldet PEDOT:PSS[1], almindeligvis brugt i solpaneler til at omdanne lys til elektricitet. Imidlertid, holdet fandt en anden anvendelse af dets elektriske ledningsevne - til at gengive hudmønstre på guldbelagt film. Guld bruges, da det har fremragende elektrisk ledningsevne og fleksibilitet.

For at bruge enheden, en person trykker på en knap for at trykke den guldbelagte film på motivets hud for at få et aftryk. Dette forårsager talg, et fedtet stof produceret af huden, skal overføres til filmen, skabe et aftryk af hudoverfladen.

Næste, aftrykket af huden overføres til den bærbare enhed, hvor et sæt elektroder nedsænkes i en opløsning. Med endnu et tryk på en knap, enheden udløser en strøm af elektrisk ladning, forårsager, at PEDOT:PSS aflejres på overfladerne af den guldbelagte film i områder, der ikke er dækket af talg. Dette resulterer i et 3D-kort i høj opløsning af huden, som afspejler kammene og rillerne i motivets hud.

Bruger svineskind som model, forskerne viste, at teknologien var i stand til at kortlægge mønstret af forskellige sår såsom punkteringer, flænger, afskrabninger, og snit.

Holdet viste også, at selv det komplekse netværk af rynker på bagsiden af ​​en menneskelig hånd kunne fanges på filmen. Den tynde film er også fleksibel nok til at kortlægge funktioner på ujævne hudområder, såsom folder på en albue og fingeraftryk.

Adjunkt Lisak tilføjede:"Enheden har også vist sig at være effektiv til at løfte fingeraftryk og giver et højopløseligt 3D-billede af deres egenskaber." (Se billede 2)

Kommenterer de potentielle anvendelser af enheden, Dr. Yew tilføjede:"Enheden kan hjælpe med fingeraftryksidentifikation, som almindeligvis udføres i retsmedicinske analyser. Enheden kan tilbyde en højere grad af nøjagtighed, når det kommer til at skelne mellem lignende udskrifter, på grund af 3D-karakteren af ​​dets billeder."

For yderligere at validere dets effektivitet, holdet udforsker at udføre kliniske forsøg senere i år for at teste gennemførligheden af ​​deres enhed, samt andre potentielle terapeutiske anvendelser.