Svampelektroder, här i en mängd olika tjocklekar, använder sockerbitar som mallar. Kredit:Anpassad från ACS Nano
För att övervaka hjärtrytmer och muskelfunktion fäster läkare ofta elektroder på patientens hud och upptäcker de elektriska signalerna som ligger under. Dessa impulser är avgörande för tidig diagnos och behandling av många sjukdomar, men för närvarande tillgängliga elektroder har begränsad funktion eller är dyra att tillverka. Forskare som rapporterar i ACS Nano , men har nu utvecklat en billig, svampig version med förbättrad signaldetektering som är gjord med en överraskande mall - en sockerbit.
De nuvarande guldstandardelektroderna för elektrofysiologisk övervakning är beroende av en silverskiva som kommer i kontakt med huden genom en ledande gel. Dessa elektroder är viktiga verktyg för att upptäcka onormala elektriska signaler kopplade till hälsoproblem, såsom hjärtinfarkt, hjärnsjukdomar eller neuromuskulära sjukdomar. Dessa anordningar är dock inte utan sina nackdelar. De är stela och kan inte anpassa sig väl till huden, särskilt när patienten är fysiskt aktiv, vilket minskar signalkvaliteten. Dessutom torkar den ledande gelén snabbt, vilket förhindrar långtidsövervakning och upptäckt av sällsynta händelser. För att möta dessa utmaningar har forskare designat mjuka elektroder som bättre anpassar sig till huden, såväl som mikronålbaserade versioner som fysiskt penetrerar huden, men dessa är dyra att tillverka, vilket begränsar deras utbredda användning. Så Chuan Wang och kollegor ville utveckla en billig svampliknande elektrod som skulle erbjuda mer konsekvent och motståndskraftig hudkontakt.
För att göra den nya enheten började forskarna med kommersiellt tillgängliga sockerbitar, som de formade till en mall som doppades i flytande polydimetylsiloxan (PDMS). PDMS blev en fast struktur efter ett härdningssteg. De löste sedan upp sockret med varmt vatten och belade svampens mikroporer med en ledande tunn film för att bilda elektroden.
Eftersom mikroporerna tillät det svampiga materialet att få ökad kontaktyta med huden, visade den nya enheten stark signalintensitet och minskat brus jämfört med standardelektroder. Mikroporerna hjälpte också enheten att bära mer ledande gel, vilket hindrade dem från att torka ut lika snabbt och tappa signal, jämfört med standardversioner. Gelen fungerade också som en stötdämpare, vilket minskade de negativa effekterna av patientrörelser på hud-elektrodkontakt och säkerställde signaldetektering. Forskarna testade svampenhetens förmåga att övervaka livmodersammandragningar under förlossningen och fann att den fungerade lika bra som eller bättre än en konventionell elektrod. Som ett billigt, flexibelt alternativ utökar svampelektroder möjligheterna för bärbara hälsovårdstillämpningar, inklusive användning i medicinska undersökningar som kräver att patienterna flyttar, eller för långtidsövervakning av människor hemma eller på jobbet, säger forskarna. + Utforska vidare
