Nature子刊:带有存储的新型“电子皮肤”

【字体: 时间:2014年04月01日 来源:生物通

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  目前,研究人员已经制备出一种可穿戴式设备,可作为一个临时的纹身,不仅能够存储和传递一个人的运动状况和生理信息数据,还能释放特定的透皮药物。该设备是第一个能存储信息和传递药物的治疗性电子皮肤。相关研究结果发表在2014年3月30日的的《Nature Nanotechnology》。

  

生物通报道:监控肌肉活动、存储数据和提供疗法反馈的可穿戴式系统,是个性化用药和医疗保健的下一个前沿。然而,技术上的挑战,如与软组织亲密接触的高性能装配、高效节能的传感器和存储器模块,,连同治疗剂的控制交付,都限制了这种系统的大规模应用。

目前,研究人员已经制备出一种可穿戴式设备,可作为一个临时的纹身,不仅能够存储和传递一个人的运动状况和生理信息数据,还能释放特定的透皮药物。

类似开发“电子皮肤”的研究比比皆是,但是该设备是第一个能存储信息和传递药物的治疗性电子皮肤。相关研究结果发表在2014年3月30日的的《Nature Nanotechnology》,这项技术有一天可以用于运动障碍(如帕金森氏病或癫痫)的疾病治疗。

研究人员在一种模拟皮肤柔软度和弹性的材料上,将一系列可伸缩的纳米材料——可检测温度和运动的传感器,用于数据存储的电阻式存储器、微加热器和药物——进行分层,构建了这个装置。文章的共同作者、德克萨斯大学机械工程师Nanshu Lu称,这个装置就是一块粘性补片,包含一个大约4厘米长、2厘米宽和0.003毫米厚的装置。

瑞士联邦理工研究所工程师Stéphanie Lacour也参与了这项工作,她说:“新奇之处在于存储器件的一体化。虽然过去一些类似装置也具有类型功能,但将各种性能指标完全整合并更人性化是这项设备的最新技术特点。”

这一技术奖成为这一领域的重要里程碑。但其需要加以权衡的是,只有该装置连接到一个电源供应器和数据传输器时,它才能工作,在常规用于患者之前,这两个器件需要同样的紧凑性和灵活性。Lu指出,尽管有一些商业上可用的组件,如锂电池、无线射频识别标签可以做到这些,但是它们对于软如皮肤的电子设备来说太硬了。即使有更软的元件可用,无线传送数据需要被转换成一种可读的数字格式,并且信号可能需要放大。她说:“整合到一块纹身材料上面是一项相当复杂的系统,这还相当遥远。”(生物通:王英)

延伸阅读:Science:国际团队利用钓鱼线研制出强大人工肌肉

生物通推荐原文摘要:
Multifunctional wearable devices for diagnosis and therapy of movement disorders
Abstract: Wearable systems that monitor muscle activity, store data and deliver feedback therapy are the next frontier in personalized medicine and healthcare. However, technical challenges, such as the fabrication of high-performance, energy-efficient sensors and memory modules that are in intimate mechanical contact with soft tissues, in conjunction with controlled delivery of therapeutic agents, limit the wide-scale adoption of such systems. Here, we describe materials, mechanics and designs for multifunctional, wearable-on-the-skin systems that address these challenges via monolithic integration of nanomembranes fabricated with a top-down approach, nanoparticles assembled by bottom-up methods, and stretchable electronics on a tissue-like polymeric substrate. Representative examples of such systems include physiological sensors, non-volatile memory and drug-release actuators. Quantitative analyses of the electronics, mechanics, heat-transfer and drug-diffusion characteristics validate the operation of individual components, thereby enabling system-level multifunctionalities.

 

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