چاپ الکترودهای فعال روی پوست با نور مرئی ممکن شد

دانشمندان دانشگاه‌های لینشوپینگ و لوند در سوئد با استفاده از نور مرئی، الکترودهای فعال و زیست‌سازگار را به صورت مستقیم روی پوست چاپ کردند.

به گزارش سرویس علمی بازتاب امروز، این دستاورد می‌تواند مسیر آینده الکترونیک پزشکی و فناوری‌های پوشیدنی را دگرگون کند. این روش بدون نیاز به مواد شیمیایی خطرناک یا تجهیزات پیچیده و نور فرابنفش، امکان ساخت الکترودهایی نرم، منعطف و سازگار با بدن را فراهم می‌کند.

پژوهشگران بیان کردند که این فناوری به آنها اجازه می‌دهد الکترودها را روی سطوح مختلفی از جمله شیشه، پارچه و حتی پوست زنده ایجاد کنند. چنین قابلیتی، فرصت‌های تازه‌ای را برای توسعه حسگرهای پزشکی، ابزارهای پایش سلامت و دستگاه‌های پوشیدنی هوشمند فراهم می‌کند؛ ابزارهایی که می‌توانند تماس مستقیم و طولانی‌مدت با بدن انسان داشته باشند، بدون آنکه باعث تحریک یا آسیب بافت شوند.

در مرکز این پیشرفت، پلاستیک‌های رسانا یا همان پلیمرهای مزدوج قرار دارند. این مواد، ترکیبی از ویژگی‌های الکتریکی فلزات و نیمه‌رساناها را با نرمی و انعطاف‌پذیری پلاستیک‌ها ارائه می‌دهند. به همین دلیل، آنها برای کاربردهایی که هم رسانایی الکتریکی و هم تطبیق‌پذیری مکانیکی نیاز دارند، بسیار ارزشمند هستند. با وجود این، تولید این پلیمرها در گذشته معمولاً به مواد شیمیایی قوی و گاه سمی وابسته بود؛ عاملی که استفاده از آنها را در حوزه‌هایی مانند پزشکی محدود می‌کرد.

روش جدید، این مانع را کنار زده است. پژوهشگران با طراحی مونومرهای ویژه‌ای که در آب حل می‌شوند، فرایند پلیمریزاسیون را به کمک نور مرئی فعال کرده‌اند. این طراحی باعث می‌شود که کل فرایند بدون استفاده از حلال‌های خطرناک، مواد سمی یا مراحل پردازشی پیچیده انجام شود. در عمل، یک محلول مایع حاوی مونومرها روی سطح مورد نظر قرار می‌گیرد و سپس پژوهشگران با استفاده از لیزر یا منبع نور دیگر، الگوهای دقیق الکترود را به صورت مستقیم روی همان سطح ترسیم می‌کنند. بخش‌هایی از محلول که پلیمریزه نمی‌شوند، به‌سادگی شسته می‌شوند و تنها الکترود نهایی باقی می‌ماند.

کاربردهای پزشکی این فناوری، از همان مراحل اولیه آزمایش، نتایج امیدوارکننده‌ای نشان داده است. در یکی از آزمایش‌ها، پژوهشگران الکترودهای فعال را به صورت مستقیم با نور روی پوست موش‌های بیهوش‌شده چاپ کردند. نتایج نشان داد که این الکترودهای پلیمری، در مقایسه با الکترودهای فلزی متداول مورد استفاده در ثبت سیگنال‌های EEG، توانایی بالاتری در ثبت فعالیت‌های مغزی با فرکانس پایین دارند. این موضوع می‌تواند به بهبود کیفیت پایش سیگنال‌های عصبی و تشخیص دقیق‌تر اختلالات مغزی کمک کند.

به گفته پژوهشگران، دلیل این عملکرد بهتر، ماهیت «رسانای ترکیبی» این مواد است. این پلیمرها قادر هستند هم الکترون‌ها و هم یون‌ها را منتقل کنند؛ ویژگی‌ که امکان ارتباط طبیعی‌تر با بافت‌های زنده بدن را فراهم می‌سازد. علاوه بر این، شیمی ملایم این مواد باعث می‌شود که بافت بدن آنها را بهتر تحمل کند؛ ترکیبی که برای هر نوع کاربرد پزشکی، حیاتی به حساب می‌آید.

چشم‌اندازهای آینده این فناوری، تنها به پزشکی محدود نمی‌شود. از آنجا که این روش روی سطوح مختلف کار می‌کند، می‌توان حسگرهایی را تصور کرد که به صورت مستقیم در لباس‌ها یا منسوجات هوشمند تعبیه می‌شوند و به‌ صورت پیوسته داده‌های سلامت را ثبت می‌کنند. همچنین این روش می‌تواند راه را برای تولید انبوه مدارهای الکترونیک آلی باز کند، بدون اینکه از حلال‌های خطرناک استفاده کند و هزینه‌ آن نیز به‌مراتب از روش‌های مرسوم کمتر است.

پژوهشگران معتقد هستند که این فناوری مبتنی بر نور مرئی، گامی مهم به سوی الکترونیک ایمن‌تر، انعطاف‌پذیرتر و سازگارتر با بدن انسان است. اگر این روش در مقیاس صنعتی توسعه یابد، می‌تواند نسل تازه‌ای از ابزارهای پزشکی و پوشیدنی را به بازار بیاورد؛ ابزارهایی که نه‌تنها کارآمدتر هستند، بلکه با بدن انسان نیز سازگاری بیشتری دارند و تجربه‌ای طبیعی‌تر از فناوری را ارائه می‌دهند.