研究人員發(fā)現(xiàn)如何在不使用粘合劑的情況下將傳感器粘在皮膚上

紐約州賓漢頓——想象一下，如果你可以在不需要膠水的情況下將一些東西粘在皮膚上。生物傳感器、手表、通訊設(shè)備、時(shí)尚配飾——可能性是無限的。由于紐約州立大學(xué)賓漢姆頓大學(xué)的一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)，那個(gè)時(shí)間可能比你想象的更近。

Guy German 副教授和Zachary Lipsky 博士 '21最近在Acta Biomaterialia雜志上發(fā)表了一項(xiàng)研究，該研究探討了人類皮膚如何控制裂縫形成的方式以及為什么在測(cè)量生物組織的機(jī)械特性時(shí)張力計(jì)會(huì)提供不精確的結(jié)果。

在此過程中，利普斯基開發(fā)了一種無需粘合劑即可將人體皮膚粘合到橡膠狀聚合物材料上的方法。最初是一種讓他們的實(shí)驗(yàn)更容易的方法，但他和德國人明白他們?nèi)〉昧酥卮蟀l(fā)現(xiàn)。

“有一天，扎克進(jìn)來說，'是的，我做到了，'”德國人說。“我當(dāng)時(shí)想，‘你到底是怎么做到的?你用膠水了嗎?因?yàn)槲覀冞€需要考慮膠水的機(jī)械性能。他說，“不，我只是堅(jiān)持了下來。”我們看了看說：以前做過嗎?從來沒有做過。所以我們?cè)谶@方面真的很高興。”

該技術(shù)的發(fā)明公開已經(jīng)提交，這可能會(huì)導(dǎo)致一項(xiàng)他所謂的“非常簡(jiǎn)單的技術(shù)”的專利，可以徹底改變生物技術(shù)。

“我不知道我們會(huì)在那里結(jié)束，但有時(shí)科學(xué)就是這樣運(yùn)作的，”German 笑著說。

促成這一發(fā)現(xiàn)的研究題為“宏觀機(jī)械測(cè)量的精度受到人體角質(zhì)層固有結(jié)構(gòu)異質(zhì)性的限制”，始于德國人在機(jī)械工程領(lǐng)域的根源以及他對(duì)測(cè)試胡克定律對(duì)人體皮膚有效性的興趣。

“我們想，如果我們使用這些標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試技術(shù)來測(cè)量組織，尤其是皮膚組織的機(jī)械性能，它是否報(bào)告了正確的值?”他說。“沒有人真正驗(yàn)證過它。”

由 17 世紀(jì)英國物理學(xué)家羅伯特·胡克 (Robert Hooke) 提出的定律指出，將彈簧拉伸或壓縮一段距離所需的力與該距離成正比。更一般地，研究人員可以使用該定律來測(cè)量不同材料的剛度以及破壞它們所需的能量。

“這讓我想到，在現(xiàn)代，你可以測(cè)量金屬和陶瓷的硬度。但是皮膚呢?”德國人說。“金屬或陶瓷的成分相當(dāng)均勻，但皮膚和其他組織具有復(fù)雜且異質(zhì)的結(jié)構(gòu)，微尺度細(xì)胞通過細(xì)胞-細(xì)胞連接相連。皮膚的外層也表現(xiàn)出復(fù)雜的微通道地形網(wǎng)絡(luò)，如果你看你的手背，就可以看到。”

他和利普斯基將皮膚樣本粘合到一塊聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 上，這是一種常用于生物工程和生物醫(yī)學(xué)設(shè)備的橡膠狀材料。然后拉伸樣品。然后使用改進(jìn)的牽引力顯微鏡技術(shù)來量化皮膚施加在粘附基底上的機(jī)械載荷的變化。

標(biāo)簽： 傳感器