Nuwe slim materiale van bioaktiewe ink monitor liggaam en omgewing deur die verandering van kleur

"Die gebruik van nuwe bio-aktiewe ink met die baie algemene metode van die skerm te druk oopmaak belowende geleenthede vir die massa-produksie van sagte, draagbare materiaal met 'n groot aantal sensors wat toegepas kan word om 'n verskeidenheid van toestande op te spoor," sê Fiorenzo Omenetto, ooreenstemmende skrywer en die Frank C. Doble Professor van ingenieurswese by Tufts se Skool vir Ingenieurswese. "Die materiaal kan beland in uniforms vir die werkplek, sport klere, of selfs op meubels en argitektoniese strukture."

Draagbare sensing toestelle het groot belangstelling in die monitering van menslike prestasie en gesondheid gelok. Baie sulke toestelle is uitgevind inkorporeer elektronika in draagbare kolle, armbande en ander konfigurasies wat monitor of gelokaliseerde of algemene fisiologiese inligting soos hartklop of bloedglukose. Die navorsing wat deur die Tufts-span neem 'n ander, aanvullende benadering, nie-elektroniese, kolorimetriese opsporing van 'n teoreties baie groot aantal van analytes behulp sensing klere wat versprei kan word om 'n baie groot areas te dek: enigiets van 'n pleister om die hele liggaam, en verder.

Die komponente wat die sensing klere moontlik te maak is biologies geaktiveer-kant-gebaseerde ink. Die oplosbare kant substraat in hierdie ink formulerings kan verander word deur die inbedding verskeie "verslaggewer" molekules, soos pH sensitief aanwysers, of ensieme soos laktaat oksidase om vlakke van laktaat in sweet aan te dui. Die voormalige kan 'n aanduiding van gesondheid of dehidrasie vel, terwyl die laasgenoemde vlakke van moegheid van die draer kan aandui. Baie ander afgeleides van die ink kan as gevolg van die veelsydigheid van die kant fibroïen proteïen geskep deur die wysiging van dit met 'n aktiewe molekules soos chemies sensitiewe kleurstowwe, ensieme, teenliggame en nog baie meer. Terwyl die verslaggewer molekules onstabiel kan wees op hul eie, kan hulle rak-stal word wanneer ingebed binne die kant fibroïen in die ink formulering.

Die ink is geformuleer vir die skerm te druk aansoeke deur die kombinasie van 'n verdikking (natriumalginaat) en 'n plastiseerder (gliserol). Die skerm afdruk bio-ink kan gebruik word soos enige ink ontwikkel vir die skerm te druk, en so toegepas kan word nie net klere, maar ook aan verskeie oppervlaktes soos hout, plastiek en papier om patrone wat wissel van honderde mikron tot tien meter te genereer . Terwyl die veranderinge in kleur deur die ink 'n visuele cue om die teenwoordigheid of afwesigheid van 'n analiet kan verskaf, kan die gebruik van kamera beeldvorming analise skandering van die klere of ander materiaal meer akkurate inligting oor beide kwantiteit en hoë resolusie, sub-millimeter kartering versamel .

Die tegnologie bou voort op vroeëre werk deur dieselfde navorsers ontwikkel bioaktiewe sy ink geformuleer vir inkjet-druk om petribakkies, papier sensors, en laboratorium handskoene wat bakteriële besmetting kan aandui deur die verandering van kleure te skep.

"Die skerm druk benadering bied die ekwivalent van 'n groot, multiplexed reëling van sensors wat uitgebreide dele van die liggaam, indien dit gedra soos 'n kleed, of selfs op groot oppervlaktes soos kamer interieurs," sê Giusy Matzeu, navorsing assistent-professor van biomediese ingenieurswese by Tufts Skool vir Ingenieurswese en eerste outeur van die papier. "Tesame met beeld analise, kan ons 'n hoë resolusie mapof kleur reaksies oor 'n groot gebied te bekom en kry meer insig oor algehele fisiologiese of omgewing toestand. In teorie, kon ons hierdie metode uit te brei na luggehalte te spoor, of ondersteun omgewingsmonitering vir epidemiologie. "

Die feit dat die metode gebruik algemene drukwerk tegnieke skep ook moontlikhede in kreatiewe toepassings, iets ondersoek deur Laia Mogas-Soldevila, argitek en onlangse PhD-gegradueerde by Tufts in Omenetto se SilkLab. Mogas-Soldevila het gehelp om 'n pragtige tapisserieë skep, hulle vertoon in museums regoor die Verenigde State en Europa. Die uitstallings is interaktiewe, sodat besoekers te spuit verskillende, nie-giftige chemikalieë op die stof en kyk na die patrone te omskep. "Dit is regtig 'n goeie voorbeeld van hoe kuns en ingenieurswese kan baat by en inspireer mekaar," sê Mogas-Soldevila. "Die ontwerp ink oop te maak 'n nuwe dimensie in responsiewe interaktiewe tapisserieë en oppervlaktes, terwyl die 1000-jaar oue kuns van die skerm te druk 'n fondament goed geskik vir die behoefte aan 'n moderne hoë resolusie, draagbare sensing oppervlak voorsien."

Die navorsing is deur skenkings van die US Army Natick Soldaat navorsing, ontwikkeling en Engineering Center (W911QY-15-2-0001), die Kantoor van Naval Navorsing (N00014-19-1-2399), en 'n geskenk van die Stavros Niarchos Stigting (SNF).

bron: Tufts University. "New smart fabrics from bioactive inks monitor body and environment by changing color: Bioactive inks printed on wearable textiles can map conditions over the entire surface of the body." ScienceDaily. ScienceDaily, 5 June 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200605111234.htm>.