Giyilebilir teknoloji; giysiler üzerine basılan biyoaktif mürekkepler

Tufts Üniversitesi Mühendislik Fakültesi’ndeki araştırmacılar, vücuttan salınan kimyasallara (örneğin ter ve potansiyel olarak diğer biyoakışkanlarda) veya çevrede renk değiştirerek tepki veren ve miktar belirleyen biyomateryal bazlı mürekkepler geliştirdiler. Mürekkepler, kıyafetler, ayakkabılar ve hatta yüz maskeleri gibi tekstiller üzerine karmaşık desenlerde ve yüksek çözünürlükte elek basılabilir, böylece ayrıntılı bir insan tepkisi veya maruziyeti haritası sunulur. Gelişmiş Malzemelerde rapor edilen giyilebilir algılamadaki ilerleme , aynı zamanda geleneksel giysiler ve üniformalar kullanarak vücudun yüzeyi üzerindeki çok çeşitli biyolojik koşulları, molekülleri ve muhtemelen patojenleri tespit edebilir ve ölçebilir.

Fiorenzo Omenetto, “Yeni biyoaktif mürekkeplerin çok yaygın serigrafi yöntemiyle kullanılması, çeşitli koşulları tespit etmek için uygulanabilecek çok sayıda sensöre sahip yumuşak, giyilebilir kumaşların seri üretimi için umut verici fırsatlar sunuyor.” yazar ve Frank C. Doble Mühendislik Profesörü Tufts ‘Mühendislik Fakültesi’nde. “Kumaşlar işyeri, spor kıyafetleri ve hatta mobilya ve mimari yapılar için üniforma giyebilir.”

Giyilebilir algılama cihazları, insan performansının ve sağlığının izlenmesine büyük ilgi çekmiştir. Bu tür cihazların çoğu, giyilebilir yamalara, bilekliklere ve kalp hızı veya kan şekeri gibi lokal veya genel fizyolojik bilgileri izleyen diğer konfigürasyonlara elektronik dahil edilerek icat edilmiştir. Tufts ekibi tarafından sunulan araştırma, farklı, tamamlayıcı bir yaklaşım benimser – çok geniş alanları kapsayacak şekilde dağıtılabilen algılama kıyafetleri kullanarak teorik olarak çok sayıda analitin elektronik olmayan, kolorimetrik tespiti: bir yamadan tüm vücuda, ve ötesinde.

Algılama giysilerini mümkün kılan bileşenler biyolojik olarak aktifleştirilmiş ipek bazlı mürekkeplerdir. Bu mürekkep formülasyonlarındaki çözünür ipek substratı, pH’a duyarlı göstergeler gibi çeşitli “raportör” moleküller veya terdeki laktat seviyelerini göstermek için laktat oksidaz gibi enzimler gömülerek modifiye edilebilir. Birincisi cilt sağlığının veya dehidrasyonun bir göstergesi olabilirken, ikincisi kullanıcının yorgunluk seviyelerini gösterebilir. Mürekkeplerin diğer birçok türevi, ipek fibroin proteininin kimyasal olarak duyarlı boyalar, enzimler, antikorlar ve daha fazlası gibi aktif moleküller ile modifiye edilmesiyle çok yönlülüğü nedeniyle oluşturulabilir. Raportör moleküller kendi başlarına kararsız olabilirken, mürekkep formülasyonundaki ipek fibroin içine gömüldüklerinde rafta kararlı hale gelebilirler.

Mürekkepler, bir koyulaştırıcı (sodyum aljinat) ve bir plastikleştirici (gliserol) ile birleştirilerek serigrafi uygulamaları için formüle edilmiştir. Serigrafi yazdırılabilir biyo-mürekkepler, serigrafi için geliştirilen herhangi bir mürekkep gibi kullanılabilir ve bu nedenle sadece giysilere değil, aynı zamanda ahşap, plastik ve kağıt gibi çeşitli yüzeylere de yüzlerce mikrondan on metreye kadar desen üretmek için uygulanabilir. . Mürekkepler tarafından sunulan renkteki değişiklikler bir analitin varlığına veya yokluğuna görsel bir ipucu sağlayabilirken, giysileri veya diğer malzemeleri tarayarak kamera görüntüleme analizinin kullanılması hem miktar hem de yüksek çözünürlük, milimetre altı haritalama hakkında daha kesin bilgi toplayabilir .

Teknoloji, aynı araştırmacılar tarafından, renkleri değiştirerek bakteriyel kontaminasyonu gösterebilen petri kapları, kağıt sensörleri ve laboratuvar eldivenleri oluşturmak için mürekkep püskürtmeli baskı için formüle edilmiş biyoaktif ipek mürekkepleri geliştiren önceki çalışmalara dayanmaktadır.

Biyomedikal araştırma yardımcısı profesörü Giusy Matzeu, “Serigrafi yaklaşımı, giysi olarak giyildiyse ve hatta oda iç mekanları gibi geniş yüzeylerde bile vücudun geniş alanlarını kapsayan geniş, çoklanmış bir sensör düzenlemesine sahip olmanın eşdeğerliğini sağlıyor” dedi. Mühendislik Fakültesi’nde mühendislik ve makalenin ilk yazarı. “Görüntü analizi ile birleştiğinde, geniş bir alanda yüksek çözünürlüklü bir harita renk reaksiyonları elde edebilir ve genel fizyolojik veya çevresel durum hakkında daha fazla bilgi edinebiliriz. Teorik olarak, bu yöntemi hava kalitesini izlemek veya epidemiyoloji için çevresel izlemeyi desteklemek için genişletebiliriz. “

Yöntemin ortak baskı tekniklerini kullanması, yaratıcı uygulamalarda da yollar açar – Laia Mogas-Soldevila, mimar ve son doktora. Omenetto’nun SilkLab’ında Tufts’ta mezun oldu. Mogas-Soldevila, Amerika Birleşik Devletleri ve Avrupa’daki müzelerde sergileyen güzel duvar halıları yaratmaya yardımcı oldu. Ekranlar interaktiftir, ziyaretçilerin farklı, toksik olmayan kimyasalları kumaşa püskürtmelerini ve desen dönüşümünü izlemelerini sağlar. Mogas-Soldevila, “Bu, sanat ve mühendisliğin birbirinden nasıl kazanabileceği ve ilham verebileceğinin harika bir örneği.” Dedi. “Tasarlanmış mürekkepler, duyarlı, etkileşimli halılarda ve yüzeylerde yeni bir boyut açarken, 1.000 yıllık serigrafi sanatı modern yüksek çözünürlük ihtiyacına çok uygun bir temel sağladı.