Los biosensores que se pueden usar en la piel humana o que se usan de manera segura dentro del cuerpo son cada vez más frecuentes tanto para aplicaciones médicas como para el control de la salud cotidiana. Encontrar los materiales adecuados para unir los sensores y adherirlos a las superficies también es una parte importante para mejorar esta tecnología. Un estudio reciente de la Universidad de Binghamton, State University of New York ofrece una posible solución, especialmente para aplicaciones cutáneas.

Matthew S. Brown, un doctorado de cuarto año. estudiante con el laboratorio del profesor asistente Ahyeon Koh en el Departamento de Ingeniería Biomédica, se desempeñó como autor principal de "ECM electrónico:un elastómero microporoso permeable para una plataforma de detección continua biointegrada avanzada, "publicado en la revista Tecnología de materiales avanzada .

El estudio utiliza polidimetilsiloxano (PDMS), un material de silicona popular para su uso en biosensores debido a su biocompatibilidad y mecánica blanda. Generalmente se utiliza como una película sólida, material no poroso, lo que puede provocar problemas en la transpirabilidad del sensor y la evaporación del sudor.

"En el seguimiento deportivo, si tiene un dispositivo en la piel, el sudor puede acumularse debajo de ese dispositivo, "Dijo Brown." Eso puede causar inflamación y también inexactitudes en las aplicaciones de monitoreo continuo.

"Por ejemplo, un experimento con análisis de electrocardiograma (ECG) mostró que el PDMS poroso permitió la evaporación del sudor durante el ejercicio, capaz de mantener una señal de alta resolución. El PDMS no poroso no proporcionó la capacidad para que el sudor se evaporara fácilmente, conduciendo a una resolución de señal más baja después del ejercicio.

El equipo creó un material PDMS poroso mediante electrohilado, un método de producción que fabrica nanofibras mediante el uso de fuerza eléctrica.

Durante las pruebas mecánicas, los investigadores encontraron que este nuevo material actuaba como el colágeno y las fibras elásticas de la epidermis humana. El material también era capaz de actuar como un adhesivo seco para que los componentes electrónicos se laminen fuertemente sobre la piel, para un control sin adhesivo. Las pruebas de biocompatibilidad y viabilidad también mostraron mejores resultados después de siete días de uso. en comparación con la película PDMS no porosa.

"Puede usar esto en una amplia variedad de aplicaciones en las que necesita que los fluidos se transfieran pasivamente a través del material, como el sudor, para evaporarse fácilmente a través del dispositivo, "Dijo Brown.

Debido a que la estructura permeable del material es capaz de biofluido, difusión de moléculas pequeñas y gases, se puede integrar con tejidos biológicos blandos como la piel, tejido neural y cardíaco con inflamación reducida en el sitio de aplicación.

Entre las aplicaciones que ve Brown se encuentran la electrónica para la curación a largo plazo, heridas crónicas; electrónica respirable para monitorización respiratoria de oxígeno y dióxido de carbono; dispositivos que integran células humanas dentro de dispositivos electrónicos implantables; y en tiempo real, Seguimiento químico y biológico in vitro.

Koh, cuyos proyectos recientes incluyen la energía de la batería asistida por el sudor y el biomonitoreo, describió el estudio de PDMS poroso como "una piedra angular de mi investigación".

"Mi laboratorio está muy interesado en desarrollar un sistema de detección biointegrado más allá de la electrónica portátil, ", dijo." En este momento, Las tecnologías han avanzado para desarrollar dispositivos duraderos y flexibles durante los últimos 10 años. Pero siempre queremos llegar más lejos para crear sensores que se puedan usar en sistemas más invisibles que no solo están en la piel.

"Koh también ve las posibilidades de este material PDMS poroso en otra línea de investigación que está llevando a cabo con el profesor asociado Seokheun Choi del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática. Ella y Choi están combinando sus puntos fuertes para crear papeles estirables para bioelectrónica blanda, permitiéndonos monitorear estados fisiológicos.