هوشمند جدید پارچه های فعال زیستی از جوهر نظارت بر بدن و محیط با تغییر رنگ

مدفود/سامرویل جرم. (5 ژوئن 2020)--محققان در دانشگاه تافتز دانشکده مهندسی توسعه نوع ماده بیولوژیکی بر اساس جوهر است که به پاسخ و کمیت مواد شیمیایی آزاد شده از بدن (به عنوان مثال در عرق و بالقوه دیگر biofluids) و یا در محیط اطراف با تغییر رنگ. این جوهر می تواند روی صفحه نمایش چاپ بر روی پارچه مانند لباس و کفش و یا حتی ماسک صورت در الگوهای پیچیده و در وضوح بالا و ارائه یک نقشه دقیق از پاسخ انسان و یا قرار گرفتن در معرض. پیشرفت در پوشیدنی سنجش گزارش شده در مواد پیشرفتهمی تواند به طور همزمان شناسایی و تعیین کمیت طیف گسترده ای از شرایط زیستی مولکول و احتمالا عوامل بیماری زا بر روی سطح بدن با استفاده معمولی پوشاک و لباس.

"استفاده از رمان فعال زیستی جوهر با روش معمول برای چاپ روی صفحه نمایش باز می شود تا فرصت های امیدوار کننده برای تولید انبوه از نرم پوشیدنی پارچه با تعداد زیادی از سنسور است که می تواند به تشخیص طیف وسیعی از شرایط" گفت: Fiorenzo Omenetto مربوط به نویسنده و Frank C. Doble استاد مهندسی در تافتز' دانشکده فنی و مهندسی. "این پارچه می تواند تا پایان در لباس برای محل کار و لباس ورزشی و یا حتی در مبلمان و معماری سازه."

پوشیدنی دستگاه های سنجش را به خود جلب علاقه قابل توجهی در نظارت بر عملکرد انسان و سلامت. بسیاری از چنین دستگاه هایی اختراع شده است ترکیب الکترونیک در پوشیدنی, تکه, مچبند و تنظیمات دیگر که مانیتور یا موضعی و یا کلی اطلاعات فیزیولوژیکی مانند ضربان قلب یا قند خون است. پژوهش ارائه شده توسط تافتز تیم طول می کشد متفاوت مکمل رویکرد - غیر الکترونیکی رنگ سنجی تشخیص یک تئوری تعداد بسیار زیادی از analytes با استفاده از سنجش از لباس است که می تواند توزیع شده به پوشش بسیار بزرگ مناطق: هر چیزی از یک پچ برای کل بدن و فراتر از آن.

اجزای آن را سنجش پوشاک ممکن است از نظر بیولوژیکی فعال ابریشم بر اساس رنگ است. محلول ابریشم بستر در این فرمول جوهر می تواند اصلاح شود با تعبیه مختلف "خبرنگار" مولکول - مانند pH حساس شاخص ها یا آنزیم ها مانند لاکتات اکسیداز نشان می دهد سطح لاکتات در عرق است. سابق می تواند یک شاخص سلامت پوست و یا کم آبی بدن در حالی که دومی می تواند نشان می دهد خستگی از پوشنده لباس است. بسیاری دیگر از مشتقات از این جوهر می توان با توجه به تنوع ابریشم fibroin پروتئین با اصلاح آن با مولکول های فعال مانند مواد شیمیایی حساس به رنگ در آنزیم ها و آنتی بادی ها و بیشتر. در حالی که خبرنگار مولکول می تواند ناپایدار خود به خود آنها می تواند تبدیل به قفسه پایدار زمانی جاسازی شده درون ابریشم fibroin در فرمول جوهر.

جوهر فرموله شده برای چاپ روی صفحه نمایش برنامه های کاربردی با ترکیب با قوام دهنده (سديم آلژينات) و روان (گلیسرول). صفحه قابل چاپ زیستی-جوهر استفاده می شود مانند هر جوهر توسعه یافته برای چاپ روی صفحه نمایش و غیره اعمال می شود نه فقط به لباس بلکه به سطوح مختلف از جمله چوب و پلاستیک و کاغذ برای تولید الگوهای اعم از صدها میکرون به ده متر است. در حالی که تغییرات در رنگ های ارائه شده توسط این جوهر می تواند با ارائه یک نشانه دیداری به وجود یا عدم وجود یک analyte استفاده از دوربین تصویربرداری و تحلیل اسکن لباس و یا مواد دیگر می تواند جمع آوری اطلاعات بیشتر دقیق در هر دو کمیت و وضوح بالا-زیر میلیمتر نقشه برداری.

این فن آوری ایجاد شده بر کار قبلا توسط همین محققان در حال توسعه فعال زیستی ابریشم جوهر حاوی جوهر افشان برای چاپ به ایجاد ظروف پتری, مقاله سنسور و آزمایشگاه دستکش است که می تواند نشان می دهد آلودگی باکتریایی با تغییر رنگ.

"صفحه نمایش چاپ رویکرد فراهم می کند معادل داشتن یک بزرگ تسهیم ترتیب از سنسور پوشش مناطق گسترده ای از بدن اگر فرسوده به عنوان یک لباس و یا حتی در سطوح بزرگ مانند فضای داخل اتاق گفت:" Giusy Matzeu تحقیقات استادیار مهندسی پزشکی تافتز در دانشکده فنی و مهندسی و نویسنده اول این مقاله. "همراه با تجزیه و تحلیل تصویر ما می توانید به دست آوردن وضوح بالا mapof رنگ واکنش بیش از یک منطقه بزرگ و به دست آوردن بینش بیشتر در کلی فیزیولوژیکی و زیست محیطی دولت است. در تئوری ما می تواند با گسترش این روش برای پیگیری کیفیت هوا و یا حمایت از محیط زیست برای نظارت بر اپیدمیولوژی."

این واقعیت است که با استفاده از روش های رایج تکنیک های چاپ نیز باز می شود تا راه در برنامه های کاربردی خلاق - چیزی کاوش توسط Laia Mogas-Soldevila معمار و های اخیر کارشناسی ارشد و دکترای در تافتز در Omenetto را SilkLab. Mogas-Soldevila کمک کرده است تا به ایجاد پرده نمایش آنها در موزه ها در سراسر ایالات متحده و اروپا است. صفحه نمایش تعاملی اجازه می دهد بازدید کنندگان به اسپری های مختلف غیر سمی مواد شیمیایی بر روی پارچه و تماشای الگوهای تبدیل. "این است که واقعا یک مثال بزرگ چگونه هنر و مهندسی می تواند به دست آوردن از و الهام بخشیدن به یکدیگر گفت:" Mogas-Soldevila. "مهندسی شده در جوهر باز کردن یک بعد جدید در, پاسخگو, تعاملی فرش و سطوح در حالی که 1000 سال هنر چاپ روی صفحه نمایش ارائه یک پایه مناسب به نیاز به صورت مدرن, وضوح بالا, پوشیدنی سنجش سطح."

###

این پژوهش با حمایت مالی از ارتش ایالات متحده ناتیک سرباز تحقیق و توسعه و مهندسی مرکز (W911QY-15-2-0001) دفتر تحقیقات نیروی دریایی (N00014-19-1-2399 و هدیه ای از Stavros Niarchos پایه (SNF).

Matzeu. G. Mogas-Soldevila L. Li, W. Naidu, A., ترنر, T. H., Gu, R., Blumeris, P. R., آهنگ, P., Pascal, D. G. گوئیدیتی G., Li, M. و Omenetto, F. G. "در مقیاس بزرگ الگودهی واکنشی سطوح برای دوام و سازگار با محیط زیست خدمت سنسور." مواد پیشرفته 2020; DOI: 10.1002/adma. 202001258

دانشگاه تافتز واقع در دانشگاه در بوستون, Medford/سامرویل و گرفتن ماساچوست و در تللیرس فرانسه به رسمیت شناخته شده است در میان پژوهش برتر دانشگاه ها در ایالات متحده است. تافتز لذت می برد شهرت جهانی برای تعالی علمی و برای آماده سازی دانش آموزان به عنوان رهبران در طیف گسترده ای از مشاغل است. تعداد فزاینده ای از برنامه های آموزشی و طرح های پژوهشی span همه تافتز دانشگاه و همکاری در میان اعضای هیات علمی و دانشجویان در مقطع کارشناسی ارشد و حرفه ای در سراسر برنامه های دانشگاه را از مدارس به طور گسترده ای در پی داشته است.

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئول صحت اخبار منتشر شده به EurekAlert! با کمک موسسات و یا برای استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق EurekAlert سیستم.