Pas geboren baby's, oudere mensen, zieke ziekenhuispatiënten en sportliefhebbers hebben allemaal baat bij een doorbraak in de ontwikkeling van draagbare technologie met nanomaterialen van de Universiteit van Sussex.

Natuurkundige Dr. Conor Boland van de Universiteit van Sussex heeft een 'blauwdruk' gepubliceerd om wetenschappers te helpen begrijpen hoe ze de effectiviteit van de nanomaterialen die in gezondheidssensoren worden gebruikt, kunnen optimaliseren. Nanomaterialen beloven de sleutel te leveren tot draagbare technologie die bloeddruk volgt, pols, ademhaling en gezamenlijke beweging in realtime, en draadloos. Maar hoe deze flexibele materialen zowel gevoeliger als verder uit te rekken kunnen worden gemaakt, heeft onderzoekers tot nu toe met stomheid geslagen. Dr. Boland's paper "Stumbling Through the Research Wilderness, Standaardmethoden om licht te schijnen op elektrisch geleidende nanocomposieten voor toekomstige monitoring van de gezondheidszorg" is gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift ACS Nano op donderdag 13 dec.

Na analyse van gegevens uit 200 publicaties over het onderwerp, Het artikel van Dr. Conor Boland onthult voor het eerst het dilemma dat hoe verder een materiaal kan worden uitgerekt, hoe minder gevoelig het is.

Echter, door een nieuwe manier te introduceren voor onderzoekers om hun gegevens te interpreteren, Dr. Boland presenteert een methode voor onderzoekers om te begrijpen hoe gevoeligheden en flexibiliteiten kunnen worden geoptimaliseerd. Deze op nano gebaseerde materialen voor gezondheidsmonitoring moeten gevoelig genoeg zijn om een ​​puls te meten met zijn subtiele lage spanningsstimuli, maar ook om die gevoeligheid te behouden bij het meten van de grote spanningen van een buigverbinding. De publicatie van deze blauwdruk ontketent een enorm potentieel voor alle onderzoekers op dit gebied. Dr. Boland hoopt dat het zal leiden tot een nieuwe gouden eeuw van de gezondheidszorg, ingeluid door draagbare realtime apparaten voor gezondheidsbewaking op basis van nanomaterialen.

Dr. Conor Boland, Docent materiaalfysica in de school of wiskundige en fysische wetenschappen aan de Universiteit van Sussex, zei:

"Het doel van ons onderzoek is om zachte, draagbare gezondheidssensoren die gebruik maken van kostenefficiënte nanomaterialen die in staat zijn tot realtime gezondheidsmonitoring. Het potentieel van deze materialen zou van onschatbare waarde zijn voor dokterspraktijken en ziekenhuizen.

"Maar tot nu toe onderzoekers hebben onze eigen successen niet kunnen vergelijken met die van anderen. We hebben vooruitgang geboekt op een manier die lijkt op dwalen in een donker bos zonder fakkel. Onze blauwdruk wijst onderzoekers nu de weg, waardoor het potentieel voor vele toepassingen wordt ontketend.

"Ik hoop dat deze producten de volgende gouden eeuw van de gezondheidszorg teweeg zullen brengen, door medici op afstand te laten waarschuwen voor veranderingen in de gezondheid van een patiënt. De apparaten waar we naartoe werken, kunnen vroege waarschuwingssystemen bieden voor een reeks mensen:zieke patiënten op drukke ziekenhuisafdelingen; ouderen in verzorgingshuizen met risico op vallen of plotselinge ziekte; degenen met een risico op anafylactische shock, gekenmerkt door een plotselinge daling van de bloeddruk.

"Door veranderingen in de pols te zien, bloeddruk, gezamenlijke beweging en ademhaling, deze producten kunnen mogelijk ziekte identificeren voordat externe symptomen zich openbaren. Op die manier, een patiënt kan sneller geholpen worden.

"Er is ook ruimte voor particulier commercieel gebruik. Professionele en amateursportenthousiastelingen zouden op termijn effectievere gezondheidsmonitors op de markt moeten zien komen. Ze kunnen nauwkeurigere diagnostische sensoren bieden voor rugbyspelers of boksers die het risico lopen op een hersenschudding, die hard nodig zijn. En gezondheidssensoren die nanomaterialen gebruiken, kunnen ook bezorgde ouders helpen, of dat nu is door hen te waarschuwen voor een pasgeborene die het risico loopt op wiegendood of een peuter met stijgende temperaturen en ademhalingssnelheden.

"Deze blauwdruk die we hebben gepubliceerd, maakt dat allemaal mogelijk."

Dit onderzoekspaper kijkt vooral naar materialen die bekend staan ​​als nanocomposieten, een mengsel van een nanomateriaal en een rekbaar polymeer, gebruikt als niet-invasieve sensoren die op het lichaam worden gedragen. Ze zitten op de huid of zijn ingebouwd in draadloze apparaten die vergelijkbaar zijn met de huidige commerciële fitnessapparaten. Om een ​​buiggewricht te meten, zou het materiaal over de knokkel in de hand of knie worden bevestigd; en om pols of bloeddruk te meten, het zou over de huid boven de slagader in de nek of pols zitten.

Het artikel kijkt naar de relatie tussen drie dingen:gevoeligheid (meetfactor), hoe ver een materiaal kan uitrekken tijdens het maken van een meting (werkfactor) en de stijfheid van een materiaal (Young's modulus) en biedt benchmarks voor elk die de prestaties van een optimaal detectiemateriaal zouden beschrijven.

Hoewel grafeen het bekendste nanomateriaal is, er zijn honderden andere, waaronder Transition Metal Dichalcogenides, Koolstof nanobuisjes, Metalen nanodraden en MXenen.