В Массачусетсе создана эластичная гидрогелевая электроника

Гидрогелевый лист с полимерными вкраплениями (красные), которые могут включать электронные компоненты, например, температурные датчики, светодиоды и полупроводниковые микросхемы

(фото MIT).

Гидрогелевая повязка поддаётся растяжению и включает датчики тепла и каналы доставки лекарственных средств √ препараты высвобождаются при изменении температуры

(фото MIT).

Профессор Сюаньхэ Чжао, один из авторов исследования

(фото MIT).

Инженеры Массачусетского технологического института разработали основу нового поколения повязок для лечения ран, ожогов и кожных заболеваний. Команда создала гелеобразный материал, липкий, растягивающийся и сочетаемый с датчиками, освещением и системой доставки лекарств.

По сути, такая повязка представляет собой большой пластырь, растягивающийся вместе с кожей по мере движения тела (что особенно важно в том случае, если располагается он, например, на сгибе локтя или колена). Такой пластырь будет плотно прилегать к области вокруг раны и управлять дозировкой лекарств по мере необходимости в соответствии с температурой кожи, которую он измерит с помощью встроенных сенсоров. Когда повязка исчерпает свой запас лекарств, она уведомит врача или пациента световым сигналом.

Профессор Сюаньхэ Чжао (Xuanhe Zhao) утверждает, что такой результат в итоге можно будет получить благодаря уникальной гидрогелевой матрице с жёсткостью от 10 до 100 кПа, которую он создал. Она обладает свойствами каучука, но состоит в основном из воды, а также способна создать стабильную связь с поверхностями (в том числе с металлами, кремнием, стеклом и керамикой). Благодаря водной основе она также совместима с кожей.

"Электроника обычно твёрдая и сухая, а человеческое тело — мягкое и влажное. У этих двух текстур совершенно разные свойства, – объясняет Чжао. – Если вы хотите расположить электронику в тесном контакте с человеческим телом, например, для мониторинга состояния здоровья и доставки лекарств, крайне желательно, чтобы электронные устройства были мягкими и растяжимыми".

Команда из Массачусетса уже смогла встроить в гидрогелевую основу такие компоненты, как провода, полупроводниковые чипы, светодиоды и датчики температуры.

Основа большого пластыря представляет собой смесь воды с определёнными биополимерами, что позволяет избежать типичных недостатков синтетических гидрогелей – более хрупких и менее гибких. Синтетические гидрогели сегодня часто используются в качестве разлагаемых материалов, однако они не способны работать долго.

В будущем Чжао планирует использовать гидрогель в качестве носителя сенсора для измерения уровня глюкозы (важно для диабетиков), а также для создания нейронных зондов для головного мозга, ведь гидрогель обладает такими же механическими и физическими свойствами, как и наш главный орган.

Научная статья Чжао и коллег была опубликована в журнале Advanced Materials.