来自 Terasaki 生物医学创新研究所 (TIBI) 的科学家设计出首款用于高级医疗保健监测的电子皮肤 (E-skin) 贴片。通过最佳材料选择和新颖的制造方法，他们独特的 E-skin 贴片可同时、连续监测多个身体参数，同时还提供温度-湿度管理和透气性。
电子皮肤贴片用于监测身体生理和化学健康指标已经有一段时间了。这些监测器直接放置在皮肤上，可以测量身体运动和温度、皮肤水合作用、各种代谢生物标志物以及大脑和心脏功能(通过心电图和脑电图)等参数。
一个典型的皮肤感应贴片由一个传感器层组成，该传感器层将物理信息转换为电信号，位于柔性、可拉伸的基底层之上，该基底层放置在受试者的皮肤上并且可以抵抗机械变形。
然而，目前的许多基材都存在机械和生物不相容性以及透气性差，这会影响多传感能力，并可能导致皮肤刺激和炎症，尤其是在长期使用的情况下。此外，大多数现有基板无法以环保方式回收或处置。
TIBI 研究人员通过开发一种新型明胶基、高度多孔的基质解决了这些问题。通过选择使用明胶甲基丙烯酰 (GelMA) 来制造基板，他们能够满足生物相容性、生物降解、自粘附和类组织机械性能的需求。然而，对透气性和湿度控制的需求构成了挑战。
尽管可以通过将 GelMA 变成多孔气凝胶形式来实现 GelMA 的渗透性，但生成的气凝胶很脆，因此不适合用于皮肤传感基质。TIBI 研究人员通过仔细研究低温冷冻对 GelMA 柔韧性的影响并利用这些信息开发了一种克服 GelMA 气凝胶脆性的新方法来解决这个问题。
由于其高度均匀且相互连接的孔隙及其潜在的三维毛细管作用，该方法能够创造出柔韧、透气、超轻和透湿/透气的 GelMA 气凝胶。
基板的增强功能还使能够将集成的多功能传感器丝网印刷到基板上，然后将其放置在皮肤上，以同时刺激汗液排泄和皮肤表面下方间质液的提取。这允许对诸如皮肤温度和水合水平、心电测量以及葡萄糖、酒精和乳酸等代谢标记物等身体参数进行连续和多功能监测。
这些功能在一系列测试中使用新的 E-skin 贴片进行了验证，这些测试测量了葡萄糖和含酒精饮食对进行剧烈运动的受试者的影响。当将结果与各种单独的商业测量设备进行比较时，有很好的相关性。
进一步的测试验证了新型 E-skin 与传统脆性气凝胶基材相比具有出色的柔韧性、热冷却能力和液体吸收性，同时展示了出色的生物相容性和生物降解性，且不会对皮肤产生任何刺激。此外，E-skin 是可生物降解的，无需处理对环境有害的废物。
这种创新的多传感设备将提供更准确、实时的患者生理概况。这对于患有多种相互关联的健康状况的患者尤其有益，例如患有胰岛素依赖型糖尿病的患者;这些患者容易受到葡萄糖和酒精的严重影响，必须密切监测他们的摄入量。
这种电子皮肤的使用可以通过其他方式扩展，例如通过集成额外的同步生理测量、与用于治疗适应症的药物输送系统相结合，以及结合无线系统以方便患者使用。
“这里描述的进步为生产下一代电子皮肤设备铺平了道路，”TIBI 董事兼首席执行官 Ali Khademhosseini 博士说。“它们将成为医疗保健管理中的宝贵工具，为现实生活中的情况提供最准确、实时的监控。”
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