En hudliknande biomedicinsk teknologi som använder ett nät av ledande nanotrådar och ett tunt lager av elastisk polymer kan ge nya elektroniska bandage som övervakar biosignaler för medicinska tillämpningar och ger terapeutisk stimulering genom huden.

Den biomedicinska apparaten efterliknar den mänskliga hudens elastiska egenskaper och sensoriska förmågor.

"Det kan fästa nära huden och samtidigt ge medicinskt användbar biofeedback som elektrofysiologiska signaler, sa Chi Hwan Lee, en biträdande professor i biomedicinsk teknik och maskinteknik vid Purdue University. "Unikt, detta arbete kombinerar högkvalitativa nanomaterial till en hudliknande enhet, och därigenom förbättra de mekaniska egenskaperna."

Enheten kan liknas vid ett elektroniskt bandage och kan användas för att behandla medicinska tillstånd med hjälp av termoterapeutika, där värme appliceras för att främja vaskulärt flöde för förbättrad läkning, sa Lee, som arbetade med ett team som inkluderar Purdue-studenten Min Ku Kim.

Traditionella metoder för att utveckla en sådan teknik har använt tunna filmer gjorda av sega metaller som guld, silver och koppar.

"Problemet är att dessa tunna filmer är känsliga för frakturer genom översträckning och sprickbildning, "Sade Lee." Istället för tunna filmer använder vi nanotrådsfilm, vilket gör enheten mer motståndskraftig mot sträckning och sprickbildning än vad som annars är möjligt. Dessutom, nanotrådsnätfilmen har mycket stor yta jämfört med konventionella tunna filmer, med mer än 1, 000 gånger större ytjämnhet. Så när du fäster den på huden är vidhäftningen mycket högre, minskar risken för oavsiktlig delaminering."

Resultaten beskrivs i en forskningspublikation som publiceras online i oktober i Avancerade material .

De ledande nanotrådarna är cirka 50 nanometer i diameter och mer än 150 mikron långa och är inbäddade i ett tunt lager av elastomer, eller elastisk polymer, ca 1,5 mikron tjock. För att visa dess användbarhet i medicinsk diagnostik, enheten användes för att registrera elektrofysiologiska signaler från hjärtat och musklerna.

"Att registrera de elektrofysiologiska signalerna från huden kan ge bärare och läkare kvantitativa mått på hjärtats aktivitet eller muskelaktivitet, " sa Lee.

Mycket av forskningen utfördes i Birck Nanotechnology Center i Purdues Discovery Park.

"Nanowire mesh-filmen formades ursprungligen på en konventionell kiselwafer med befintliga mikro- och nanotillverkningsteknologier. Vår unika teknik, kallas en sprickdriven transfertryckteknik, tillåter oss att kontrollerat dra av enhetslagret från kiselskivan, och applicera sedan på huden, " sa Lee.

Forskarna i Oklahoma State bidrog med teoretiska simuleringar relaterade till enheternas underliggande mekanik, och Seungyong Han syntetiserade och tillhandahöll de ledande nanotrådarna.

Framtida forskning kommer att ägnas åt att utveckla ett transdermalt läkemedelsförband som skulle transportera mediciner genom huden på ett elektroniskt kontrollerat sätt. Ett sådant system kan inkludera inbyggda sensorer för att upptäcka nivån av skada och självständigt leverera lämplig dos av läkemedel.