У данашње време, дизајн и развој носивих биосензора у праћењу здравља људи и персонализованој медицини привукао је значајну пажњу. Носиви биосензори (ВБС) су преносиви електронски уређаји који интегришу сензоре са људским телом у закрпе, рукавице, одећу и имплантате, остварујући ин виво детекцију, снимање и израчунавање података помоћу мобилних или преносивих уређаја, обезбеђујући двосмерну повратну везу између лекара и пацијената. Ови уређаји такође омогућавају неинвазивну квантификацију у реалном времену различитих биохемијских маркера у људским телесним течностима, као што су пљувачка, зној, кожа и сузе.
Уз иновације и напредак у науци о материјалима и развој у машинском инжењерству и бежичним комуникационим технологијама, развијени су и коришћени различити уређаји за ношење за истовремену обраду и анализу биомаркера како би се побољшало управљање здравственом заштитом. Очекује се да ће продаја тржишта носивих технологија порасти на 70 милијарди долара до 2025. због једноставности коришћења.
Биосензор је састав од две основне функционалне јединице, односно „елемента за биорекокерисање или биорецептора“ (ензим, антитело, ДНК, нуклеинска киселина, пептид, итд.) и физичкохемијског претварача оптичког, електрохемијског, пиезоелектричног и термалног типа. Биорецептор је одговоран за селективно препознавање циљног аналита, а претварач је одговоран за претварање догађаја Биоре препознавања у мерљиви сигнал. Поред тога, напредак у биосензорским технологијама отворио је пут за почетак побољшања модерних носивих биосензора за неинвазивно праћење у здравству и биомедицинским апликацијама.
Карактеристика носивих биофизичких сензора је контакт са кожом како би се обезбедило мерење биофизичких параметара у реалном времену као што су крвни притисак, број откуцаја срца и температура који поседују значајне вредности у примени у здравству; Ови биофизички сензори су доступни на тржишту и нашироко их користе потрошачи. С друге стране, с обзиром на то да биохемијски биосензори још увек нису пласирани на тржиште иако поседују значајан потенцијал, тешко је детектовати аналит од интереса.
Од фундаменталног значаја је питање да су носиви биосензори директно изложени људском телу; стога се очекује да не представља никакав додатни ризик по здравље људи. Због тога је неопходно да биосензор који се може носити буде биокомпатибилан како би се избегао имуни одговор, што чини биокомпатибилне материјале пожељнијим за паметне носиве сензоре.
Епидермални фластери као праћење метаболичких биомаркера
Интеграција носивих уређаја у персонализоване здравствене услуге недавно је привукла значајну пажњу. Носиви уређаји се могу класификовати као носиви додаци (као што су сатови, рукавице, итд.), Носиве тканине (мајице, чарапе, ципеле), носиви хардвер (наочаре и шлемови) и сензорни уређаји за праћење здравља. Са интегрисаним минијатуризованим уређајима и напретком у технологијама (микроелектроника и бежична комуникација), носиви биохемијски сензори су дубоко укорењени и постали саставни део наших живота; међутим, у будућности је потребан даљи развој.
Међу уређајима који се могу носити, епидермални фластери, развијени на флексибилан начин заснован на микрофлуидима, за анализу узорака зноја у реалном времену, вредни су пажње. Овај сензор је изграђен на флексибилној пластичној подлози интегрисаној са специјалним спиралним каналом микрофлуидним уграђеним сензорима селективним на јоне; овај систем повезује сензорску компоненту и може да анализира зној помоћу технологије штампане плоче (ПЦБ). Сензор би потенцијално могао да прати концентрацију јона (Х, На, К, Цл+++−) и брзину знојења, што додатно олакшава праћење физиолошких и клиничких стања људи користећи параметре знојења. Поред тога, још увек има простора за побољшање временске резолуције сензора, што би могло да омогући лакоћу и високу продуктивност у производњи.
Недавно је развијен нови пројекат, где су антитела специфична за кортизол (МКС210 Аб) имобилизована на растегљивој и прилагодљивој наноструктурираној површини са импедиметријском детекцијом. Са оптимизованим нивоом концентрације антитела, фластер нуди границу детекције од 1,0 пг мЛ-1 са опсегом детекције до 1 μг мЛ-1. Ау 3Д наноструктура као радна електрода омогућава највећу осетљивост, чак и ако сензор има границу нестабилности Аг-Аб комплекса без поновљивости. Да би се превазишла горња забринутост због нестабилности, развијен је вештачки молекуларни полимер отиска прста (МИП) синтетизован реакцијом кополимеризације за скрининг кортизола; МИП поседују већу селективност према кортизолу као образац, реверзибилност, робусност и репродуктивност. Иста група истраживача је такође развила уређај познат као "СКИНТРОНИЦС", користан за одређивање нивоа стреса путем електродермалне детекције галванског одговора коже; То је вишеслојни уређај са временом ношења од 7 сати, са флексибилним хибридним карактеристикама прилагођеним кожи које омогућавају прикупљање података у реалном времену.
Тренутно се развијају различити носиви закрпи или платформе за сензоре са интерфејсом коже, што указује на померање фокуса ка флексибилном сенсингу.
Флексибилни носиви сензори који се самоизлечу
Тренутно су носиви медицински уређаји ограничени својом робусношћу због лакоће оштећења компоненти биосензора, које мењају функцију и додатно смањују њихове перформансе, рок трајања и електронска својства. Идеалан био-мултифункционални био-функционални носиви биосензор мора не само да одржава своје електронске функције, већ мора да поседује и својства самоизлечења да би одржао своје унутрашње физичке карактеристике у случају мањих микромеханичких оштећења.
Носиви електронски уређаји који се користе на кожи морају имати карактеристике самоизлечења без икакве спољне стимулације (нпр. топлоте) да би се обновиле њихове механичке и електричне везе. У том циљу је проучавано неколико флексибилних самозалеђујућих сензора заснованих на проводницима и полимерима, али упркос брзом развоју у области самозалеђујућих полимерних материјала, само неки од њих могу да се користе у области флексибилне носиве електронике.
Развој самолечивих електронских сензора може се постићи уграђивањем јонских течности у самолечиве полимерне канале, при чему се због капиларног ефекта избегава губитак јонских течности у стању руптуре. Други пројекат се заснива на проводљивом композиту налик на гуму, који се састоји од неорганског микро никла (μНи) и органске супрамолекуларне полимерне честице која поседује електрични и механички механизам самозалечења вођен рекомбинацијом водоничних веза између посечених површина. Други тип сензора је развијен коришћењем флексибилног сендвич сензора за структурну деформацију, произведеног уметањем слоја полимерних сребрних наножица (АгНВ) украшених својствима самоизлечења у слојеве ПДМС (полидиметилсилоксан); овај дизајн пружа добру стабилност и еластичност. Поред тога, већ је објављено неколико извештаја који потенцијално предвиђају напредак материјала или нанокомпозита који се користе у носивим биосензорима.
Сензори типа хидрогела су задобили обећавајућу пажњу у напредним носивим сензорима због својих механичких својстава. Међутим, производња растегљивог и проводног хидрогела налик кожи са жељеним синергистичким карактеристикама еластичности, повећаном способношћу самоизлечења и одличним перформансама сенсинга, остаје изазов. Поред тога, упркос важним карактеристикама хидрогелова, крхкост и ниска чврстоћа хидрогелова су две главне препреке у њиховој даљој примени у носивим уређајима. Ови проблеми се могу превазићи стратегијама као што су двоструке мреже и мреже тумача као што су двоструки хидрогелови, хидрогелови на бази нанокомпозита (НЦ) и умрежени двоструки хидрогелови са јаким механичким својствима и стабилношћу у екстремним условима.
Note: All information on Sinocare blog articles is for educational purposes only. For specific medical advice, diagnoses, and treatment, consult your doctor.