Verwondingen kunnen niet genezen zonder een constante instroom van het belangrijkste ingrediënt van bloed:zuurstof.

Een nieuwe flexibele sensor ontwikkeld door ingenieurs van de Universiteit van Californië, Berkeley, kan bloed-zuurstofniveaus over grote delen van de huid in kaart brengen, weefsels en organen, waardoor artsen mogelijk een nieuwe manier krijgen om genezende wonden in realtime te volgen.

"Als je het woord oximeter hoort, de naam voor bloed-zuurstofsensoren, stijve en omvangrijke vingerclipsensoren komen in je op, " zei Yasser Khan, een afgestudeerde student in elektrotechniek en computerwetenschappen aan UC Berkeley. “Daar wilden we van af, en laat zien dat oximeters licht van gewicht kunnen zijn, dun en flexibel."

de voeler, deze week beschreven in het journaal Proceedings van de National Academy of Sciences , is gemaakt van organische elektronica gedrukt op buigbaar plastic dat zich vormt naar de contouren van het lichaam. In tegenstelling tot vingertopoximeters, het kan bloedzuurstofniveaus detecteren op negen punten in een raster en kan overal op de huid worden geplaatst. Het kan mogelijk worden gebruikt om de oxygenatie van huidtransplantaten in kaart te brengen, of door de huid te kijken om het zuurstofgehalte in getransplanteerde organen te controleren, zeggen de onderzoekers.

"Alle medische toepassingen die zuurstofmonitoring gebruiken, kunnen baat hebben bij een draagbare sensor, " zei Ana Claudia Arias, een professor in elektrotechniek en computerwetenschappen aan UC Berkeley. "Patiënten met diabetes, Ademhalingsziekten en zelfs slaapapneu zouden een sensor kunnen gebruiken die overal kan worden gedragen om de bloedzuurstofniveaus 24/7 te controleren."

Bestaande oximeters gebruiken light-emitting diodes (LED's) om rood en nabij-infrarood licht door de huid te laten schijnen en vervolgens te detecteren hoeveel licht de andere kant bereikt. Rood, zuurstofrijk bloed absorbeert meer infrarood licht, terwijl het donkerder is, zuurstofarm bloed absorbeert meer rood licht. Door te kijken naar de verhouding van doorvallend licht, de sensoren kunnen bepalen hoeveel zuurstof er in het bloed zit.

Deze oximeters werken alleen op delen van het lichaam die gedeeltelijk transparant zijn, zoals de vingertoppen of de oorlellen, en kan het zuurstofgehalte in het bloed alleen op een enkel punt in het lichaam meten.

"Dikke delen van het lichaam, zoals het voorhoofd, armen en benen, nauwelijks zichtbaar of nabij-infrarood licht doorlaten, wat het meten van de zuurstofopname op deze locaties erg uitdagend maakt, ' zei Khan.

In 2014, Arias en een team van afgestudeerde studenten toonden aan dat geprinte organische LED's kunnen worden gebruikt om dunne, flexibele oximeters voor vingertoppen of oorlellen. Vanaf dat moment, ze hebben hun werk verder geduwd, het ontwikkelen van een manier om de oxygenatie in weefsel te meten met behulp van gereflecteerd licht in plaats van doorgelaten licht. Door de twee technologieën te combineren, konden ze de nieuwe draagbare sensor creëren die bloedzuurstofniveaus overal op het lichaam kan detecteren.

De nieuwe sensor is opgebouwd uit een reeks afwisselende rode en nabij-infrarode organische LED's en organische fotodiodes gedrukt op een flexibel materiaal. Het team gebruikte de sensor om de algehele zuurstofniveaus in het bloed te volgen op het voorhoofd van een vrijwilliger die lucht inademde met steeds lagere zuurstofconcentraties - vergelijkbaar met het stijgen in hoogte - en ontdekte dat het overeenkwam met die met een standaard vingertopoximeter. Ze gebruikten de sensor ook om de bloedzuurstofniveaus in kaart te brengen in een raster van drie bij drie op de onderarm van een vrijwilliger die een drukmanchet droeg.

"Na transplantatie, chirurgen willen meten dat alle delen van een orgaan zuurstof krijgen, "Zei Khan. "Als je één sensor hebt, je moet het verplaatsen om de oxygenatie op verschillende locaties te meten. Met een array, je kunt het meteen weten als er een punt is dat niet goed geneest."