将水凝胶片粘合到聚合物岛(红色)的基质上,该基质可以封装电子组件,例如半导体芯片,LED灯和温度传感器。
已经开发了一种包含集成电子产品的未来派创可贴。创可贴由一个水凝胶组成,该水凝胶可以将LED和温度传感器嵌入其结构中。显微镜药物储存库和输送通道也可以集成到创可贴中,这将允许药物递送,以应对生物学信号(例如体温或血糖水平)的变化。
当创可贴拉伸应用于膝盖或肘部等柔性区域时,嵌入式电子设备保持完整且功能性。水凝胶基质是一种主要由水组成的橡胶材料,是可拉伸的创可贴的主要组成部分,旨在与金,铝,钛,玻璃陶瓷和硅牢固地结合。
研究团队麻省理工学院,由Xuanhe Zhao领导,确定各种电子设备,例如半导体芯片,LED灯,导电线和温度传感器可以嵌入水凝胶中。这些嵌入的电子不必仅限于皮肤表面,但也可以植入皮肤表面。这对于生物相容性葡萄糖传感器或柔软和兼容的神经探针的生产将很有用。
电子通常坚硬而干燥,但是人体柔软而湿。这两个系统具有截然不同的属性。如果您想将电子设备与人体密切接触,以进行医疗保健监测和药物输送等应用,则非常希望使电子设备柔软且可拉伸以适应人体的环境。这就是可拉伸水凝胶电子产品的动机。
Xuanhe Zhao-麻省理工学院
牢固而富有的纽带
总的来说,合成水凝胶往往是坚硬且刚性的,使其难以伸展,并且易碎,粘结较弱。
在当前阶段,它们通常被用作可降解的生物材料。欧洲杯足球竞彩如果您想用水凝胶制造电子设备,则需要考虑水凝胶和界面的长期稳定性。
Xuanhe Zhao- 麻省理工学院
麻省理工学院的团队开发了一种新的强大的水凝胶设计。新型水凝胶是通过将水与微量的特定生物聚合物混合而产生的,这产生了一种柔软的弹性材料,其刚度从10到100 kPa不等。这种刚度等同于人体组织的刚度。新开发的材料还能够与几个非孔表面强烈粘结。
团队通过不同的技术说明了水凝胶的各种应用。其中包括封装钛金属丝,然后可以用作可拉伸的透明导体。已经发现,尽管钛导线的重复拉伸,但其电导率仍然恒定。
团队进行的另一项测试是将一系列LED灯嵌入到水凝胶片中。据观察,即使将板固定在身体的各个部位并遍布高度柔韧的接头(如膝盖和肘部),阵列仍保持功能。
多功能矩阵
然后,该团队继续在水凝胶中嵌入多个电子组件,以创建一个“智能伤口敷料”,该敷料由定期放置的温度传感器组成,其中嵌入其中的小药物储层。用于促进药物流动的途径是通过插入图案化管或通过基质钻微孔的小孔来创建水凝胶中的。

可以根据该位置的皮肤温度在特定位置按需在特定位置释放药物
团队确定,当敷料放在身体上并进行伸展时,它会继续监测皮肤温度并按照传感器读数的指示释放药物。该技术可以立即用作燃烧伤口或其他皮肤状况的灵活的按需治疗。
这是一个非常通用的矩阵。这里的独特功能是,当传感器感觉到不同的东西(例如温度异常升高)时,该设备可以按需将药物释放到该特定位置,并从其中一个储层中选择特定药物,该储层可以在水凝胶基质中弥漫在水凝胶矩阵中随着时间的推移持续释放。
Hyunwoo Yuk-麻省理工学院
该水凝胶可用作将电子(例如葡萄糖传感器)嵌入体内的生物相容性递送车。当将传统的葡萄糖传感器植入体内时,它们会引起免疫系统的外国体反应,从而导致传感器被密度纤维覆盖。这种免疫反应迅速使传感器无效,这意味着必须定期更换它们。
从历史上讲,水凝胶已被用来涂上葡萄糖传感器,以减轻免疫反应,但是它们在运动过程中非常脆,很容易脱离。新开发的水凝胶传感器系统有望绕过这些问题,并显示出在神经探针中也使用的潜力。
大脑是一碗果冻。目前,研究人员正在尝试不同的软材料来实现神经设备的长期生物相容性。欧洲杯足球竞彩与合作者一起,我们提议将强大的水凝胶用作神经设备的理想材料,因为水凝胶的设计具有与大脑相似的机械和生理特性。
Xuanhe Zhao- 麻省理工学院
该研究已发表在《高级材料》杂志上。欧洲杯足球竞彩