Een huidachtige biomedische technologie die een netwerk van geleidende nanodraden en een dunne laag elastisch polymeer gebruikt, zou nieuwe elektronische verbanden kunnen opleveren die biosignalen voor medische toepassingen bewaken en therapeutische stimulatie door de huid bieden.

Het biomedische apparaat bootst de elastische eigenschappen en sensorische mogelijkheden van de menselijke huid na.

"Het kan nauw aan de huid hechten en tegelijkertijd medisch bruikbare biofeedback geven, zoals elektrofysiologische signalen, " zei Chi Hwan Lee, een assistent-professor biomedische technologie en werktuigbouwkunde aan de Purdue University. "Uniek, dit werk combineert hoogwaardige nanomaterialen tot een huidachtig apparaat, waardoor de mechanische eigenschappen worden verbeterd."

Het apparaat kan worden vergeleken met een elektronisch verband en kan worden gebruikt om medische aandoeningen te behandelen met behulp van thermotherapeutica, waar warmte wordt toegepast om de vasculaire stroom te bevorderen voor een betere genezing, zei Lee, die werkte met een team dat Purdue-afgestudeerde student Min Ku Kim omvat.

Traditionele benaderingen voor het ontwikkelen van een dergelijke technologie hebben gebruik gemaakt van dunne films gemaakt van ductiele metalen zoals goud, zilver en koper.

"Het probleem is dat deze dunne films vatbaar zijn voor breuken door overrekken en barsten, Lee zei. "In plaats van dunne films gebruiken we nanodraadgaasfilm, waardoor het apparaat beter bestand is tegen uitrekken en barsten dan anders mogelijk zou zijn. In aanvulling, de nanodraadgaasfilm heeft een zeer hoog oppervlak in vergelijking met conventionele dunne films, met meer dan 1, 000 keer grotere oppervlakteruwheid. Dus als je het eenmaal op de huid hebt bevestigd, is de hechting veel hoger, het verminderen van het potentieel van onbedoelde delaminatie."

De bevindingen worden gedetailleerd beschreven in een onderzoekspublicatie die in oktober online verschijnt in Geavanceerde materialen .

De geleidende nanodraden hebben een diameter van ongeveer 50 nanometer en zijn meer dan 150 micron lang en zijn ingebed in een dunne laag elastomeer, of elastisch polymeer, ongeveer 1,5 micron dik. Om het nut ervan in de medische diagnostiek aan te tonen, het apparaat werd gebruikt om elektrofysiologische signalen van het hart en de spieren op te nemen.

"Door de elektrofysiologische signalen van de huid op te nemen, kunnen dragers en clinici kwantitatieve metingen van de activiteit van het hart of de spier krijgen, ' zei Leen.

Veel van het onderzoek werd uitgevoerd in het Birck Nanotechnology Centre in Purdue's Discovery Park.

"De gaasfilm van nanodraden werd aanvankelijk gevormd op een conventionele siliciumwafel met bestaande micro- en nanofabricagetechnologieën. Onze unieke techniek, zogenaamde scheurgestuurde transferdruktechniek, stelt ons in staat om de apparaatlaag controleerbaar van de siliciumwafel af te pellen, en vervolgens op de huid aanbrengen, "zei Leen.

De onderzoekers van Oklahoma State droegen theoretische simulaties bij met betrekking tot de onderliggende mechanica van de apparaten, en Seungyong Han synthetiseerde en leverde de geleidende nanodraden.

Toekomstig onderzoek zal worden gewijd aan de ontwikkeling van een transdermaal verband voor medicijnafgifte dat medicijnen op een elektronisch gecontroleerde manier door de huid zou transporteren. Een dergelijk systeem kan ingebouwde sensoren bevatten om het letselniveau te detecteren en autonoom de juiste dosis medicijnen toe te dienen.