دانشمندان دانشگاه ایالت پنسیلوانیا با توسعه جوهری رسانا و رنگارنگ، راهکاری نوین برای عبور از محدودیتهای دستگاههای پایشگر سلامت ارائه کردهاند. این جوهر که مستقیماً با قلممو روی پوست کشیده میشود، پس از خشک شدن به الکترودی تبدیل میگردد که سیگنالهای حیاتی بدن را با دقت بالا ثبت میکند. این پژوهش که در مجله معتبر
PNAS منتشر شده، چشمانداز جدیدی برای نسل آینده سنسورهای پوشیدنی ترسیم میکند.
چرا ایتاتوهای فعلی محدودیت دارند؟
الکترونیکهای اپیدرمال یا همانداختههای پوستی، که بیش از 1 دهه است بهعنوان بیتاوها شناخته میشوند، با پیوند غیرچسبی به سطح پوست متصل میگردند. این لایههای پلیمری فوقنازک امکان اندازهگیریهای الکتریکی و دمای بدن را فراهم میکنند. با این حال، کاربرد عملی آنها با چالشهایی همراه است. فضای هوایی ناچیز میان الکترودهای صنعتی و پوست، زواید مو و رطوبت ناشی از تعریق، سیگنالهای زیستی را تضعیف میکنند. همچنین، سطوح منحنی بدن و ناهمواریهای پوستی، چسبندگی این سنسورها را کاهش داده و دقت آنها را در حین فعالیتهای فیزیکی پایین میآورند. جایگزینی این مواد با هیدروژلها نیز به دلیل افت سریع کیفیت و تخریبپذیری بالا، راهحل بلندمدتی محسوب نمیشود.
ترکیب شیمیایی جوهر جدید و عملکرد آن
تیم تحقیقاتی تحت رهبری لاری چنگ، مهندس مکانیک این دانشگاه، با درک این دفرمهها، به سراغ فرمولاسیون یک ماده اولیه جدید رفتند. جوهر توسعهیافته از ترکیب پلیمرها و افزودنیهای اسیدی در بسمالی بر پایه اتانول و پلیوینیل الکل ساخته میشود. استفاده از پلیمر رسانا PEDOT:PSS به همراه عامل نرمکننده DBSA، ترکیبی ایجاد کرده که علاوه بر انتقال عالی الکتریکی، مانند یک پوسته انعطافپذیر عمل میکند. این جوهر مستقیماً روی هر سطحی از پوست کشیده میشود و با پر کردن منافذ سطحی، از ایجاد فضای هوایی جلوگیری کرده و پایایی
الکترود را تضمین میکند.
از آزمایشگاه تا پهنهکردن بر روی پوست
کارهای پیشین این گروه نشان میدهد که این فناوری پتانسیل گستردهای در حوزههای مختلف پزشکی دارد. در سال 2024، محققان توانستند با چاپ جوهرهای رسانا بر روی پوست سر، موجهای مغزی را با موفقیت ثبت و مانیتورینگ بیسیم EEG را در محیطهای غیربالینی ممکن سازند. لاری چنگ با بیش از 10 سال تجربه در طراحی الکترودهای پایشگر ECG و EMG، معتقد است این فناوری میتواند جایگزین مطمئنی برای سنسورهای فلزی خشک و ناپایدار شود.
ادغام این جوهرها در پوشاک ورزشی یا لوازم آرایشی، احتمالاً مسیر ورود سنسورهای پایشگر سلامت به زندگی روزمره را هموارتر میکند. تبدیل شدن ابزارهای پیچیده پزشکی به طرحهای قابل سفارش و نقاشیشدنی روی بدن، گامی بزرگ به سوی پزشکی شخصیسازیشده و پیشگیرانه است.
