Mořští plži inspirovali vysoce roztažitelný biomedicínský senzor

Revoluce v personalizované medicíně je v plném proudu – díky nositelným zařízením a domácímu testování je snadnější než kdy dříve sledovat vše od srdečního tepu přes hladinu glukózy až po rozmanitost mikrobiomu.

Stále však chybí bezproblémové rozhraní mezi lidským tělem a invazivními monitorovacími zařízeními.

A právě zde přichází na scénu výzkumník z USC Hangbo Zhao. Zhao je odborníkem na flexibilní elektroniku. Jako odborný asistent na katedře leteckého a strojního inženýrství a na katedře biomedicínského inženýrství Alfreda E. Manna na USC publikoval Zhao řadu prací o natahovacích senzorech pro biomedicínské účely.

Jeho nejnovější článek, který byl vybrán jako titulní článek časopisu Science Advances, představuje nový výzkum, který přímo umožní vývoj a výrobu „měkkých“ a pružnějších mikrojehel – nezbytných pro zajištění komfortu a vysoké přesnosti dlouhodobého sledování zdravotního stavu.

Mikrojehlové elektrody se široce používají při snímání a stimulaci mozku a také při diagnostice biomarkerů pod kůží. Téměř všechny existující mikrojehlové elektrody jsou však kvůli materiálovým a výrobním omezením příliš tuhé.

Nové „měkké“ mikrojehlové elektrody jsou tedy pro použití ve svalových a kožních tkáních, které různě mění tvar, velmi žádoucí. Elektrody musí sledovat deformace cílových tkání, aby zajistily úzký kontakt a zároveň minimalizovaly poškození tkáně. Pomocí takového nástroje by bylo možné sledovat například činnost slabého močového měchýře, nebo nepatrné výkyvy srdečního tepu.

Ústředním bodem inovace je vývoj hybridní výrobní metody, kterou objevila Zhaova laboratoř na USC. Nízkonákladová a škálovatelná metoda kombinuje laserové mikroobrábění, mikrofabrikaci a transferový tisk a umožňuje vyrábět mikrojehličkové elektrodové soustavy s nejvyšší roztažitelností (60-90 %), jaká kdy byla zaznamenána.

Zajímavým rysem výzkumu je jeho hlubokomořský původ. Proveditelnost celosvětově použitelných mikrojehličkových elektrod byla původně prokázána záznamem elektrické aktivity uvnitř pohybujících se svalů mořského plže.