Biomedicinsk hudlignende bandage er elastisk, holdbar og langtidsholdbar

En hudlignende biomedicinsk teknologi, der bruger et net af ledende nanotråde og et tyndt lag elastisk polymer, kan bringe nye elektroniske bandager, der overvåger biosignaler til medicinske applikationer og giver terapeutisk stimulering gennem huden.

Det biomedicinske udstyr efterligner den menneskelige huds elastiske egenskaber og sensoriske evner.

"Det kan klæbe tæt til huden og samtidig give medicinsk nyttig biofeedback såsom elektrofysiologiske signaler, " sagde Chi Hwan Lee, en assisterende professor i biomedicinsk teknik og maskinteknik ved Purdue University. "Unikt, dette arbejde kombinerer højkvalitets nanomaterialer til en hudlignende enhed, og derved forbedre de mekaniske egenskaber."

Enheden kan sammenlignes med en elektronisk bandage og kan bruges til at behandle medicinske tilstande ved hjælp af termoterapeutika, hvor varme påføres for at fremme vaskulær flow for forbedret heling, sagde Lee, som arbejdede med et team, der inkluderer Purdue-kandidatstuderende Min Ku Kim.

Traditionelle tilgange til at udvikle en sådan teknologi har brugt tynde film lavet af duktile metaller såsom guld, sølv og kobber.

"Problemet er, at disse tynde film er modtagelige for brud ved overstrækning og revner, " sagde Lee. "I stedet for tynde film bruger vi nanowire mesh film, hvilket gør enheden mere modstandsdygtig over for strækning og revner end ellers muligt. Ud over, nanotrådsnetfilmen har et meget stort overfladeareal sammenlignet med konventionelle tynde film, med mere end 1, 000 gange større overfladeruhed. Så når først du har sat det fast på huden, er vedhæftningen meget højere, reducerer potentialet for utilsigtet delaminering."

Resultaterne er beskrevet i en forskningspublikation, der vises online i oktober i Avancerede materialer .

De ledende nanotråde er omkring 50 nanometer i diameter og mere end 150 mikron lange og er indlejret i et tyndt lag elastomer, eller elastisk polymer, omkring 1,5 mikron tyk. For at demonstrere dets anvendelighed i medicinsk diagnostik, enheden blev brugt til at optage elektrofysiologiske signaler fra hjertet og musklerne.

"Optagelse af de elektrofysiologiske signaler fra huden kan give brugere og klinikere kvantitative mål for hjertets aktivitet eller muskelaktivitet, " sagde Lee.

Meget af forskningen blev udført i Birck Nanotechnology Center i Purdues Discovery Park.

"Nanowires mesh-filmen blev oprindeligt dannet på en konventionel siliciumwafer med eksisterende mikro- og nano-fremstillingsteknologier. Vores unikke teknik, kaldet en crack-drevet transfer printteknik, giver os mulighed for kontrollerbart at pille enhedslaget af siliciumwaferen, og påfør derefter på huden, " sagde Lee.

Oklahoma State-forskerne bidrog med teoretiske simuleringer relateret til enhedernes underliggende mekanik, og Seungyong Han syntetiserede og leverede de ledende nanotråde.

Fremtidig forskning vil blive dedikeret til at udvikle en transdermal medicinindføringsbandage, der kan transportere medicin gennem huden på en elektronisk styret måde. Et sådant system kan omfatte indbyggede sensorer til at detektere skadesniveauet og autonomt levere den passende dosis medicin.