Svampelignende elektroder inspireret af sukkerstykker kan forbedre medicinsk overvågning

For at overvåge hjerterytmer og muskelfunktion sætter læger ofte elektroder på en patients hud og registrerer de elektriske signaler, der ligger under. Disse impulser er afgørende for tidlig diagnosticering og behandling af mange lidelser, men i øjeblikket tilgængelige elektroder har begrænset funktion eller er dyre at fremstille. Forskere rapporterer i ACS Nano , har dog nu udviklet en billig, svampet version med forbedret signaldetektion, der er lavet med en overraskende skabelon - en sukkerterning.

De nuværende guldstandardelektroder til elektrofysiologisk overvågning er afhængige af en sølvskive, der kommer i kontakt med huden gennem en ledende gel. Disse elektroder er kritiske værktøjer til at detektere unormale elektriske signaler forbundet med sundhedsproblemer, såsom hjerteanfald, hjernesygdomme eller neuromuskulære sygdomme. Disse enheder er dog ikke uden deres ulemper. De er stive og kan ikke tilpasse sig godt til huden, især når patienten er fysisk aktiv, hvilket reducerer signalkvaliteten. Derudover tørrer den ledende gel hurtigt, hvilket forhindrer langtidsovervågning og detektion af sjældne hændelser. For at løse disse udfordringer har forskere designet bløde elektroder, der bedre tilpasser sig huden, såvel som mikronåle-baserede versioner, der fysisk trænger ind i huden, men disse er dyre at fremstille, hvilket begrænser deres udbredte anvendelse. Så Chuan Wang og kolleger ønskede at udvikle en billig svampelignende elektrode, der ville give mere ensartet og elastisk hudkontakt.

For at lave den nye enhed startede forskerne med kommercielt tilgængelige sukkerterninger, som de støbte til en skabelon, der blev dyppet i flydende polydimethylsiloxan (PDMS). PDMS blev en fast struktur efter et hærdningstrin. De opløste derefter sukkeret med varmt vand og beklædte svampens mikroporer med en ledende tynd film for at danne elektroden.

Fordi mikroporerne tillod det svampede materiale at have øget kontaktareal med huden, viste den nye enhed stærk signalintensitet og reduceret støj sammenlignet med standardelektroder. Mikroporerne hjalp også enheden med at bære mere ledende gel, hvilket forhindrede dem i at tørre ud så hurtigt og miste signal sammenlignet med standardversioner. Gelen fungerede også som en støddæmper, der reducerede de negative påvirkninger af patientbevægelser på hud-elektrodekontakt og sikrede signaldetektering. Forskerne testede svampenhedens evne til at overvåge livmodersammentrækninger under fødslen og fandt, at den fungerede lige så godt som eller bedre end en konventionel elektrode. Som et billigt, fleksibelt alternativ udvider svampeelektroder mulighederne for bærbare sundhedsapplikationer, herunder brug i medicinske undersøgelser, der kræver, at patienter skal bevæge sig, eller til langsigtet overvågning af mennesker derhjemme eller på arbejde, siger forskerne. + Udforsk yderligere

Hjerne-computer-grænseflader uden rod