los ingenieros del MIT han diseñado lo que podría ser la curita del futuro: un material pegajoso, elástico y similar a un gel que puede incorporar sensores de temperatura, luces LED y otros componentes electrónicos, así como pequeños depósitos y canales de suministro de medicamentosEl "apósito para heridas inteligente" libera medicamentos en respuesta a los cambios en la temperatura de la piel y puede diseñarse para iluminarse si, por ejemplo, el medicamento se está agotando.
Cuando el apósito se aplica a un área altamente flexible, como el codo o la rodilla, se estira con el cuerpo, manteniendo la electrónica integrada funcional e intacta.
La clave del diseño es una matriz de hidrogel diseñada por Xuanhe Zhao, el Profesor Asociado de Desarrollo Profesional Robert N. Noyce en el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT. El hidrogel, que Zhao detalló a principios de este mes, es un material elástico, compuesto principalmente poragua, diseñada para adherirse fuertemente a superficies como oro, titanio, aluminio, silicio, vidrio y cerámica.
en un nuevo artículo publicado en la revista Materiales avanzados , el equipo informa que incorpora varios componentes electrónicos dentro del hidrogel, como cables conductores, chips semiconductores, luces LED y sensores de temperatura. Zhao dice que los componentes electrónicos recubiertos con hidrogel pueden usarse no solo en la superficie de la piel sino también dentro del cuerpo, por ejemplo, como sensores de glucosa biocompatibles implantados, o incluso sondas neuronales suaves y compatibles.
"La electrónica es generalmente dura y seca, pero el cuerpo humano es blando y húmedo. Estos dos sistemas tienen propiedades drásticamente diferentes", dice Zhao. "Si desea poner la electrónica en contacto cercano con el cuerpo humano para aplicaciones como la saludEs muy deseable hacer que los dispositivos electrónicos sean suaves y estirables para adaptarse al entorno del cuerpo humano. Esa es la motivación para la electrónica de hidrogel extensible ".
Los coautores de Zhao en el artículo son los estudiantes graduados Shaoting Lin, Hyunwoo Yuk, el alemán Alberto Parada, el postdoc Teng Zhang, Hyunwoo Koo de Samsung Display y Cunjiang Yu de la Universidad de Houston.
Un enlace fuerte y elástico
Los hidrogeles sintéticos típicos son frágiles, apenas estirables y se adhieren débilmente a otras superficies.
"A menudo se usan como biomateriales degradables en la etapa actual", dice Zhao. "Si desea hacer un dispositivo electrónico con hidrogeles, debe pensar en la estabilidad a largo plazo de los hidrogeles e interfaces".
Para sortear estos desafíos, su equipo ideó una estrategia de diseño para hidrogeles robustos, mezclando agua con una pequeña cantidad de biopolímeros seleccionados para crear materiales blandos y elásticos con una rigidez de 10 a 100 kilopascales, sobre el rango de humanostejidos blandos. Los investigadores también idearon un método para unir fuertemente el hidrogel a varias superficies no porosas.
En el nuevo estudio, los investigadores aplicaron sus técnicas para demostrar varios usos del hidrogel, incluida la encapsulación de un cable de titanio para formar un conductor transparente y elástico. En los experimentos, estiraron el cable encapsulado varias veces y descubrieron que mantenía una conductividad eléctrica constante.
Zhao también creó una serie de luces LED incrustadas en una lámina de hidrogel. Cuando se unió a diferentes regiones del cuerpo, la matriz continuó funcionando, incluso cuando se extendía a través de áreas altamente deformables como la rodilla y el codo.
una matriz versátil
Finalmente, el grupo incorporó varios componentes electrónicos dentro de una lámina de hidrogel para crear un "apósito para heridas inteligente", que comprende sensores de temperatura regularmente espaciados y pequeños depósitos de drogas. Los investigadores también crearon vías para que las drogas fluyan a través del hidrogel, ya sea insertandotubos estampados o perforando pequeños agujeros a través de la matriz. Colocaron el apósito sobre varias regiones del cuerpo y descubrieron que incluso cuando estaba muy estirado, el apósito continuaba controlando la temperatura de la piel y liberando medicamentos de acuerdo con las lecturas del sensor.
Yuk dice que una aplicación inmediata de la tecnología puede ser un tratamiento elástico y bajo demanda para quemaduras u otras afecciones de la piel.
"Es una matriz muy versátil", dice Yuk. "La capacidad única aquí es que, cuando un sensor detecta algo diferente, como un aumento anormal de la temperatura, el dispositivo puede liberar medicamentos a pedido en esa ubicación específica y seleccionar un medicamento específicode uno de los depósitos, que pueden difundirse en la matriz de hidrogel para una liberación sostenida en el tiempo ".
Profundizando más profundamente, Zhao imagina que el hidrogel es un vehículo ideal y biocompatible para suministrar electrónica dentro del cuerpo. Actualmente está explorando el potencial del hidrogel como portador de sensores de glucosa y sondas neurales. Sensores de glucosa convencionales, implantados en el cuerpo, típicamenteprovocan una respuesta de cuerpo extraño del sistema inmune, que cubre los sensores con fibras densas, lo que requiere que los sensores sean reemplazados con frecuencia. Si bien se han utilizado varios hidrogeles para recubrir los sensores de glucosa y evitar tal reacción, los hidrogeles son frágiles y pueden desprendersefácilmente con movimiento. Zhao dice que el sistema de sensor de hidrogel que su grupo está desarrollando probablemente sea robusto y efectivo durante largos períodos. Él dice que podría hacerse un caso similar para las sondas neurales.
"El cerebro es un tazón de gelatina", dice Zhao. "Actualmente, los investigadores están probando diferentes materiales blandos para lograr la biocompatibilidad a largo plazo de los dispositivos neuronales. Con los colaboradores, proponemos utilizar hidrogel robusto como material idealpara dispositivos neuronales, porque el hidrogel puede diseñarse para poseer propiedades mecánicas y fisiológicas similares a las del cerebro ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Jennifer Chu. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :