تدوام سلامت پوست با چاپ مستقیم حسگرهای نامرئی

دانشمندان حسگرهای نامرئی و شبیه به تار عنکبوت را به طور مستقیم روی پوست چاپ می‌کنند که الیاف استفاده شده در این حسگرها حداقل ۵۰ برابر نازکتر از موی انسان است.

کد خبر: ۷۰۴۶۴۰

تاریخ: ۱۲ خرداد ۱۴۰۳ - ۱۲:۱۰

محققان در یک شگفتی علمی دیگر که از تار عنکبوت‌ها الهام گرفته شده است، روشی نوآورانه برای ایجاد حسگرهای تطبیقی و سازگار با محیط زیست ابداع کرده‌اند که می‌توانند به شکل یکپارچه و نامرئی بر روی سطوح مختلف بیولوژیکی مانند انگشت یا گلبرگ گل چاپ شوند.

به نقل از آی‌ای، این پیشرفت در بیوالکترونیک با کارایی بالا امکان سفارشی‌سازی حسگرها را بر روی طیف وسیعی از سطوح، از نوک انگشتان دست انسان گرفته تا نوک شاخک‌های ظریف قاصدک‌ها، با چاپ مستقیم آنها بر روی آنها فراهم می‌کند.

الیاف استفاده شده در این حسگرها با الهام از ساختارهای تارهای کارآمد و پیچیده ایجاد شده توسط عنکبوت‌ها با استفاده از حداقل مواد، حداقل ۵۰ برابر نازک‌تر از موی انسان هستند و هنگامی که روی پوست انسان اعمال می‌شوند، کاملا مطابقت دارند و در منافذ تعریق قرار می‌گیرند و برای کاربر غیرقابل تشخیص باقی می‌مانند.

زیست‌حسگرهایی که مستقیم روی سطوح زنده چاپ می‌شوند

این الیاف بیوالکترونیک نوآورانه از یک پلیمر رسانای زیست‌سازگار به نام PEDOT:PSS به همراه اسید هیالورونیک و پلی‌اتیلن اکسید ساخته شده است. این الیاف با کارایی بالا که از محلول مبتنی بر آب در دمای اتاق تولید می‌شوند، امکان کنترل دقیق را فراهم می‌کنند. همچنین این الیاف می‌توانند با سطوح زنده از جمله ریزساختارهایی مانند اثر انگشت سازگار شوند.

آزمایش بر روی سطوح مختلف، از جمله انگشتان انسان و سر شاخک‌های قاصدک نشان داد که این الیاف بیوالکترونیک عملکرد با کیفیت بالایی را ارائه می‌کنند و در عین حال برای میزبان نامحسوس باقی می‌مانند.

پروفسور یان‌یان شری هوانگ سرپرست این مطالعه از دانشگاه کمبریج گفت: ما بیوالکترونیک‌هایی می‌خواهیم که برای کاربر کاملاً نامحسوس باشند، بنابراین به هیچ وجه در نحوه تعامل کاربر با جهان تداخلی ایجاد نمی‌کنند و می‌خواهیم آنها پایدار و دارای ضایعات کمی باشند.

روش‌های فعلی برای ساخت حسگرهای پوشیدنی دارای اشکالات قابل توجهی هستند. لوازم الکترونیکی انعطاف‌پذیر که معمولاً بر روی نوارهای پلاستیکی چاپ می‌شوند، گاز و رطوبت را به دام می‌اندازند و اثری مانند نوار چسبناک روی پوست ایجاد می‌کنند. اما این روش جدید یک جایگزین امیدوارکننده ارائه می‌دهد که عملکرد بالا را با تولید سازگار با محیط زیست ترکیب می‌کند.

پتانسیل ایجاد انقلاب در مراقبت‌های بهداشتی، بازی و واقعیت ترکیبی

اگرچه پوست انسان بسیار حساس است، اما تقویت آن با حسگرهای الکترونیکی می‌تواند تعامل ما با جهان را متحول کند. حسگرهایی که مستقیم روی پوست چاپ می‌شوند، می‌توانند نظارت مداوم بر سلامتی را امکان‌پذیر کنند، درک احساسات پوست را بهبود ببخشند و واقعیت بازی یا تجربیات واقعیت مجازی و افزوده را بهبود بخشند.

در حالی که فناوری‌های پوشیدنی مانند ساعت‌های هوشمند رایج هستند، اما می‌توانند در عین حال ناراحت کننده و مزاحم باشند و ممکن است احساسات طبیعی پوست را تحت تاثیر قرار دهند. در مقابل، این نوآوری جدید یک جایگزین بدون اشکال و بدون مزاحمت ارائه می‌دهد.

این حسگرهای بیوالکترونیک را می‌توان در کاربردهای مختلف، از نظارت بر سلامت و در واقعیت مجازی گرفته تا کشاورزی دقیق و نظارت بر محیط زیست مورد استفاده قرار داد.

با نگاهی به آینده، محققان تصور می‌کنند که مواد کاربردی دیگر را در این روش چاپ بگنجانند تا حسگرهای فیبری یکپارچه ایجاد کنند که قادر به تقویت سیستم‌های زنده با عملکردهای نمایش، محاسبه و تبدیل انرژی باشند.

این مطالعه در مجله Nature Electronics منتشر شده است.