Una tecnologia biomedica simile alla pelle che utilizza una rete di nanofili conduttori e un sottile strato di polimero elastico potrebbe portare nuovi bendaggi elettronici che monitorano i segnali biologici per applicazioni mediche e forniscono stimolazione terapeutica attraverso la pelle.

Il dispositivo biomedico imita le proprietà elastiche e le capacità sensoriali della pelle umana.

"Può aderire intimamente alla pelle e contemporaneamente fornire biofeedback utili dal punto di vista medico come segnali elettrofisiologici, " disse Chi Hwan Lee, un assistente professore di ingegneria biomedica e ingegneria meccanica presso la Purdue University. "Unicamente, questo lavoro combina nanomateriali di alta qualità in un dispositivo simile alla pelle, migliorando così le proprietà meccaniche."

Il dispositivo potrebbe essere paragonato a un bendaggio elettronico e potrebbe essere usato per trattare condizioni mediche utilizzando la termoterapia, dove viene applicato il calore per promuovere il flusso vascolare per una migliore guarigione, disse Lee, che ha lavorato con un team che include lo studente laureato alla Purdue Min Ku Kim.

Gli approcci tradizionali allo sviluppo di tale tecnologia hanno utilizzato film sottili fatti di metalli duttili come oro, argento e rame.

"Il problema è che questi film sottili sono soggetti a rotture dovute a stiramenti eccessivi e fessurazioni, " ha detto Lee. "Invece di film sottili usiamo film a rete di nanofili, che rende il dispositivo più resistente all'allungamento e alla rottura di quanto altrimenti possibile. Inoltre, il film a rete di nanofili ha un'area superficiale molto elevata rispetto ai film sottili convenzionali, con più di 1, rugosità superficiale 000 volte maggiore. Quindi una volta che lo attacchi alla pelle l'adesione è molto più alta, riducendo il potenziale di delaminazione involontaria."

I risultati sono dettagliati in una pubblicazione di ricerca che appare online in ottobre in Materiale avanzato .

I nanofili conduttori hanno un diametro di circa 50 nanometri e una lunghezza superiore a 150 micron e sono incorporati all'interno di un sottile strato di elastomero, o polimero elastico, spessore di circa 1,5 micron. Per dimostrare la sua utilità nella diagnostica medica, il dispositivo è stato utilizzato per registrare segnali elettrofisiologici dal cuore e dai muscoli.

"La registrazione dei segnali elettrofisiologici dalla pelle può fornire ai portatori e ai medici misure quantitative dell'attività del cuore o dell'attività muscolare, " ha detto Lee.

Gran parte della ricerca è stata eseguita nel Birck Nanotechnology Center nel Discovery Park di Purdue.

"Il film a rete di nanofili è stato inizialmente formato su un wafer di silicio convenzionale con tecnologie di micro e nanofabbricazione esistenti. La nostra tecnica unica, chiamata tecnica di stampa transfer guidata da crack, ci consente di staccare in modo controllabile lo strato del dispositivo dal wafer di silicio, e poi applicare sulla pelle, " ha detto Lee.

I ricercatori dell'Oklahoma State hanno contribuito con simulazioni teoriche relative alla meccanica sottostante dei dispositivi, e Seungyong Han hanno sintetizzato e fornito i nanofili conduttori.

La ricerca futura sarà dedicata allo sviluppo di un bendaggio transdermico per la somministrazione di farmaci che trasporterebbe i farmaci attraverso la pelle in modo controllato elettronicamente. Un tale sistema potrebbe includere sensori integrati per rilevare il livello di lesioni e fornire autonomamente la dose appropriata di farmaci.