宾夕法尼亚州立大学的研究人员已经开发出一种高度敏感的柔性气体传感器,可以植入人体,在不再需要之后,安全的生物降解成可被人体吸收的材料。
阅读更多宾夕法尼亚州立大学的工程师不用加热直接在人类皮肤上打印传感器
研究小组将他们的发现报告在NPG亚洲材料.
监测各种形式的一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)气体非常重要,因为这些气体可以显著影响人类健康。然而,从环境中接触二氧化氮与慢性阻塞性肺病、报告Matt Swayne.宾夕法尼亚州立新闻。传统的方法使用体外设备来监测气体水平,但它们没有那么准确,患者必须通过另一个手术来移除这些可植入设备。
这种新型传感器的所有组件都可以在水中或体液中进行生物降解,但仍具有足够的功能来捕捉气体水平的信息。研究人员用镁制作了该设备的导体,而对于功能材料,他们使用了硅,硅对一氧化氮也非常敏感。人体可以安全地吸收设备中使用的所有材料。
“硅是独一无二的——它是现代电子的基石,人们认为它超级稳定,”工程科学与力学系Dorothy Quiggle职业发展教授、计算与数据科学研究所的一个附属机构Huanyu“Larry”Cheng说。硅也被证明是可生物降解的。它可以以非常缓慢的方式溶解,大约每天1到2纳米,这取决于环境。”
研究人员在潮湿的条件和水溶液中测试了它们的传感器,看看它是否可以在身体的恶劣条件下稳定地执行。
该团队使用ICDS的Roar超级计算机的计算资源来创建计算机模拟,可以计算材料的微小变化或材料的略微变化引起的极小变化。
“我们的测量基于电阻,它可以根据气体吸收而改变,但它也可以由于变形而改变,”Cheng说。“所以,如果我们使皮肤表面的传感器变形,就会产生很大的力和很大的阻力变化,我们无法知道气体的性能是由变形还是暴露的环境造成的。”
在未来,该团队计划设计集成系统,可以监测其他身体功能,以促进健康老化和各种疾病的应用。