Een team van de Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) heeft een draagbaar apparaat ontwikkeld dat binnen 10 minuten 3D-beelden met een hoge resolutie van de menselijke huid maakt. Het team zegt dat het draagbare apparaat voor het in kaart brengen van de huid kan worden gebruikt om de ernst van huidaandoeningen zoals eczeem en psoriasis te beoordelen.

3D-huidmapping kan nuttig zijn voor clinici, aangezien de meeste apparatuur die wordt gebruikt om huidaandoeningen te beoordelen, alleen 2D-beelden van het huidoppervlak leveren. Omdat het apparaat ook de diepte van de ribbels en groeven van de huid tot 2 mm in kaart brengt, het kan ook helpen bij het monitoren van wondgenezing. Het apparaat drukt een speciaal ontworpen film op de huid van het onderwerp om een ​​afdruk te krijgen van maximaal 5 bij 5 centimeter, die vervolgens wordt onderworpen aan een elektrische lading, het genereren van een 3D-beeld.

De onderzoekers ontwierpen en 3D-printen een prototype van hun apparaat met behulp van polymelkzuur (PLA), een biologisch afbreekbaar bioplastic. Het op batterijen werkende apparaat, die meet 7 cm bij 10 cm, weegt slechts 100 gram.

Het made-in-NTU-prototype is ontwikkeld tegen een fractie van de kosten van apparaten met vergelijkbare technologieën, zoals optische coherentietomografie (OCT) machines, die duizenden dollars kan kosten en tot 30 kilogram kan wegen.

Universitair docent Grzegorz Lisak van NTU's School of Civil and Environmental Engineering, die het onderzoek leidde, zei, "Onze niet-invasieve, een eenvoudig en goedkoop apparaat zou kunnen worden gebruikt als aanvulling op de huidige methoden voor het diagnosticeren en behandelen van huidziekten. In plattelandsgebieden die geen gemakkelijke toegang tot gezondheidszorg hebben, niet-medisch opgeleid personeel kan met het apparaat huidkaarten maken en deze ter beoordeling naar artsen sturen."

Een onafhankelijk commentaar geven over hoe het apparaat nuttig kan zijn voor clinici, Dr. Yew Yik Weng, een dermatoloog bij het National Skin Center en een assistent-professor aan de Lee Kong Chian School of Medicine van NTU, zei:"De technologie is een interessante manier om de oppervlaktetextuur van de menselijke huid in kaart te brengen. Het zou een nuttige methode kunnen zijn om de huidtextuur en wondgenezing op een 3D-manier in kaart te brengen, wat vooral belangrijk is bij onderzoek en klinische proeven. Omdat het apparaat op batterijen werkt en draagbaar is, er is veel potentieel in de ontwikkeling ervan tot een hulpmiddel voor point-of-care-beoordeling in klinische instellingen."

Assistent-professor Dr. Yew zei:"Het apparaat zou vooral nuttig kunnen zijn bij onderzoeken met wondgenezing, omdat we momenteel een tool missen die de lengte en de diepte van huidribbels in kaart brengt. Momenteel, we vertrouwen op foto's of metingen in onze proeven die alleen een 2D-beoordeling konden opleveren."

Eerste auteur van de studie, Mijnheer Fu Xiaoxu, een doctoraat student van NTU's School of Civil and Environmental Engineering, zei:"Het 3D-apparaat voor het in kaart brengen van de huid is eenvoudig te bedienen. een droge batterij van 1,5 V is alles wat nodig is om het apparaat te laten werken. Het is een voorbeeld van een basis, maar zeer effectieve toepassing van elektrochemie, omdat er geen dure elektronische hardware nodig is."

Gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Analytica Chimica Acta deze maand, de technologie is ontwikkeld door Asst Prof Lisak, die ook directeur is van het Residues &Resource Reclamation Center van het Nanyang Environment and Water Research Institute (NEWRI) en zijn Ph.D. student, Meneer Fu Xiaoxu.

De 'gouden' oplossing voor 3D skin mapping

Het belangrijkste onderdeel van het NTU-apparaat is een polymeer genaamd PEDOT:PSS[1], vaak gebruikt in zonnepanelen om licht om te zetten in elektriciteit. Echter, het team vond een ander gebruik voor zijn elektrische geleidbaarheid - om huidpatronen op met goud beklede film te reproduceren. Goud wordt gebruikt omdat het een uitstekende elektrische geleidbaarheid en flexibiliteit heeft.

Om het apparaat te gebruiken, een persoon drukt op een knop om de met goud beklede film op de huid van het onderwerp te drukken om een ​​afdruk te krijgen. Dit veroorzaakt talg, een olieachtige substantie die door de huid wordt geproduceerd, op de film worden overgebracht, het creëren van een afdruk van het huidoppervlak.

Volgende, de afdruk van de huid wordt overgebracht naar het draagbare apparaat waar een set elektroden in een oplossing wordt ondergedompeld. Met nog een druk op de knop, het apparaat veroorzaakt een stroom van elektrische lading, waardoor PEDOT:PSS wordt afgezet op de oppervlakken van de met goud beklede film in gebieden die niet bedekt zijn met talg. Dit resulteert in een hoge resolutie 3D-kaart van de huid, die de ribbels en groeven van de huid van het onderwerp weerspiegelt.

Varkenshuid als model gebruiken, de onderzoekers toonden aan dat de technologie in staat was om het patroon van verschillende wonden in kaart te brengen, zoals puncties, snijwonden, schaafwonden, en incisies.

Het team toonde ook aan dat zelfs het complexe netwerk van rimpels op de rug van een menselijke hand op de film kon worden vastgelegd. De dunne film is ook flexibel genoeg om kenmerken op oneffen huidgebieden in kaart te brengen, zoals de plooien van een elleboog en vingerafdrukken.

Assistent-professor Lisak voegde toe:"Het apparaat heeft ook bewezen effectief te zijn in het opheffen van vingerafdrukken en geeft een 3D-beeld met hoge resolutie van hun kenmerken." (Zie afbeelding 2)

In een commentaar op het mogelijke gebruik van het apparaat, Dr. Yew voegde toe:"Het apparaat kan helpen bij het identificeren van vingerafdrukken, die vaak wordt uitgevoerd in forensische analyse. Het apparaat zou een hogere mate van nauwkeurigheid kunnen bieden als het gaat om het onderscheiden van vergelijkbare afdrukken, vanwege de 3D-aard van de beelden."

Om de doeltreffendheid ervan verder te valideren, het team onderzoekt het uitvoeren van klinische proeven later dit jaar om de haalbaarheid van hun apparaat te testen, as well as other potential therapeutic uses.