心电图(ECG)电极等传感器可以帮助挽救人的生命,但用于粘贴这些电极的胶贴也可能会伤害人的皮肤。一种实验性新型医疗贴片利用章鱼启发的吸盘解决了这一问题。
大多数医疗贴片都很像创可贴,它们利用粘合剂化学物质--换句话说就是胶水--暂时粘在皮肤上。不幸的是,许多人的皮肤会受到这些化学物质的刺激,导致瘙痒、发红、发炎甚至起水泡。
此外,粘合剂受潮后往往会失效。更重要的是,取下贴片时会感到疼痛,而且如果重新贴上,贴片通常也不会很好地粘住。
沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)的科学家们将目光投向了章鱼,希望找到一种刺激性更小、痛苦更少、更耐用、可重复使用的替代品。
更具体地说,他们找到了章鱼触手底部的吸盘。这些吸盘不仅可以在不使用任何化学物质的情况下反复粘附表面,而且还可以在水下粘附。
为了制作他们的 “粘性微型章鱼状吸盘”(AMOS)贴片,研究人员首先制作了一个模具。这项任务是利用一种被称为立体光刻的 3D 打印技术完成的,在这种技术中,物体是通过选择性地将紫外线激光照射到一桶光固化树脂中而形成的。
最终制作出的模具由一系列微小的圆顶和斜线网络交织而成
接着,一种名为聚二甲基硅氧烷(PDMS)的生物相容性聚合物以液态形式被涂抹在模具上,一旦固化成固态弹性形式,就会被剥离。在制成的补丁中,圆顶产生了微小的吸盘,而线条则产生了延伸到补丁边缘的微小通道。
当把完成的 AMOS 补丁按压到人体皮肤上时,吸盘通过在每个吸盘下形成微小的真空牢牢地粘附在表面上。事实上,PDMS 本身就具有一定的粘附性微结构,这有助于贴片的粘附,同时还能让它无痛去除。
同时,这些通道通过毛细作用将水分从贴片下面带出,帮助底层皮肤呼吸。
在一次技术测试中,一名男性志愿者在骑自行车锻炼时,将 AMOS 贴片装上电极,然后贴在他的皮肤上。即使贴在潮湿或多毛的皮肤上,贴片也能保持原位,提供良好的读数,不会对皮肤造成任何刺激。
这项技术甚至被成功用于监测一名卡萨斯科技大学计算科学家的生物信号,他在30天内完成了3000公里(1864英里)的徒手自行车旅行。
“首席科学家 Nazek El-Atab 助教说:"我们的目标是开发出一种全面、多功能、可附着皮肤的设备,彻底改变可穿戴健康监测和诊断技术。“我们计划进行广泛的临床试验,以验证其在实际医疗应用中的功效。
有关这项研究的论文最近发表在《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)杂志上。
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