Les biocapteurs qui peuvent être portés sur la peau humaine ou utilisés en toute sécurité à l'intérieur du corps sont de plus en plus répandus à la fois pour les applications médicales et la surveillance de la santé au quotidien. Trouver les bons matériaux pour lier les capteurs ensemble et les faire adhérer aux surfaces est également un élément important pour améliorer cette technologie. Une étude récente de l'Université de Binghamton, L'Université d'État de New York propose une solution possible, surtout pour les applications cutanées.

Matthew S. Brown, un doctorat de quatrième année. étudiant avec le laboratoire du professeur adjoint Ahyeon Koh dans le département de génie biomédical, a été l'auteur principal de "Electronic-ECM:A Permeable Microporous Elastomer for an Advanced Bio-Integrated Continuous Sensing Platform, " publié dans la revue Technologie des matériaux avancés .

L'étude utilise du polydiméthylsiloxane (PDMS), un matériau silicone populaire pour une utilisation dans les biocapteurs en raison de sa biocompatibilité et de sa mécanique douce. Il est généralement utilisé comme un film solide, matériau non poreux, ce qui peut entraîner des problèmes de respirabilité du capteur et d'évaporation de la sueur.

« Dans le suivi sportif, si vous avez un appareil sur votre peau, la sueur peut s'accumuler sous cet appareil, " a déclaré Brown. "Cela peut provoquer une inflammation et également des inexactitudes dans les applications de surveillance continue.

"Par exemple, une expérience d'analyse d'électrocardiogramme (ECG) a montré que le PDMS poreux permettait l'évaporation de la sueur pendant l'exercice, capable de maintenir un signal haute résolution. Le PDMS non poreux n'a pas permis à la sueur de s'évaporer facilement, conduisant à une résolution de signal inférieure après l'exercice.

L'équipe a créé un matériau PDMS poreux par électrofilage, une méthode de production qui fabrique des nanofibres grâce à l'utilisation de la force électrique.

Lors des essais mécaniques, les chercheurs ont découvert que ce nouveau matériau agissait comme le collagène et les fibres élastiques de l'épiderme humain. Le matériau était également capable d'agir comme un adhésif sec pour que l'électronique se plastifie fortement sur la peau, pour une surveillance sans adhésif. Les tests de biocompatibilité et de viabilité ont également montré de meilleurs résultats après sept jours d'utilisation, par rapport au film PDMS non poreux.

"Vous pouvez l'utiliser dans une grande variété d'applications où vous avez besoin de fluides à transférer passivement à travers le matériau, comme la sueur, pour s'évaporer facilement à travers l'appareil, ", a déclaré Brown.

Parce que la structure perméable du matériau est capable de biofluide, diffusion de petites molécules et de gaz, il peut être intégré à des tissus biologiques mous tels que la peau, tissu nerveux et cardiaque avec une inflammation réduite au site d'application.

Parmi les applications que Brown voit, il y a l'électronique pour la guérison à long terme, plaies chroniques; électronique respirante pour la surveillance respiratoire de l'oxygène et du dioxyde de carbone; dispositifs qui intègrent des cellules humaines dans des dispositifs électroniques implantables ; et en temps réel, surveillance chimique et biologique in vitro.

Koh, dont les projets récents incluent l'alimentation par batterie assistée par la sueur et la biosurveillance, a décrit l'étude du PDMS poreux comme "la pierre angulaire de mes recherches".

"Mon laboratoire est très intéressé par le développement d'un système de détection bio-intégré au-delà de l'électronique portable, " dit-elle. " Pour le moment, les technologies ont évolué pour développer des appareils durables et flexibles au cours des 10 dernières années. Mais nous voulons toujours aller encore plus loin, pour créer des capteurs qui peuvent être utilisés dans des systèmes plus invisibles qui ne sont pas seulement sur la peau.

"Koh voit également les possibilités de ce matériau PDMS poreux dans un autre axe de recherche qu'elle poursuit avec le professeur agrégé Seokheun Choi du Département de génie électrique et informatique. Elle et Choi unissent leurs forces pour créer des papiers étirables pour la bioélectronique douce, nous permettant de surveiller les états physiologiques.