得克薩斯農工大學研制的生物相容性粘合劑利用水分穩固設備,且不刺激皮膚。
可穿戴設備徹底改變了醫療保健模式,使人們能實時監測血糖、心率和睡眠模式等關鍵健康指標。然而,長時間佩戴葡萄糖監測儀或心臟監護儀常導致使用者皮膚瘙癢發炎。
如今,得克薩斯農工大學的研究人員開發出一種親膚粘合劑,有望為數百萬醫療可穿戴設備用戶改善使用體驗。
汗水增強粘附力
這種新型粘合劑基于聚電解質復合物(PECs) —— 與傳統溶劑型粘合劑相比,這種水性粘合材料能更溫和地貼合皮膚。市售粘合劑可能引發皮疹、紅腫和炎癥,而PEC配方不僅能減少刺激,在接觸汗液等水分時粘附力反而更強。
"據我們所知,此前從未有人將PEC用作醫療可穿戴設備的粘合劑,"項目負責人、機械工程系教授杰米·格倫蘭博士表示,"我們研發并獲得專利的PEC材料,其粘附強度可媲美3M泰格薄膜粘合劑,且不會引發常見皮膚不適。"
當前主流醫療可穿戴設備(如血糖儀、心率追蹤器和睡眠監測儀)普遍采用疏水性壓敏粘合劑。這類粘合劑通常由丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或松香脂制成,雖能確保傳感器穩固附著,但因含溶劑成分易刺激敏感皮膚。用戶長期佩戴后常報告瘙癢、皮疹和炎癥等副作用。
溫和抓附,強力粘合
相比之下,PEC粘合劑提供了無皮疹的替代方案。格倫蘭團隊發現,汗液中天然存在的鹽分能隨時間推移增強粘附力,這一特性使PEC特別適合現實環境中的長期佩戴。
"此項發現的突破性不僅在于舒適度,"格倫蘭強調,"更在于粘合性能的提升。多數人認為水性粘合劑遇水會失效,但我們的材料恰恰因汗液增強粘性。"
該技術源于格倫蘭早年在阻燃材料領域的研究,當時開發了用于泡沫、織物和木材的單鍋法制備PEC涂層。意識到PEC的天然粘性在工業材料之外的價值后,團隊將研究拓展至生物醫學應用領域。
應用前景廣闊
盡管研究仍處早期階段,團隊預見到PEC粘合劑在各類可穿戴生物醫療設備中的廣泛應用潛力,尤其適用于依賴體表傳感器的糖尿病、心臟病及睡眠障礙患者。
項目核心成員包括博士畢業生瑪雅·蒙特馬約爾和伊桑·艾弗森博士,以及負責生物相容性測試的生物醫學工程系巴拉克里希納·哈里達斯博士及其團隊。研究由得克薩斯農工大學"精準先進技術與人口健康系統研究中心"(PATHS-UP)支持,并獲美國陸軍第二階段小企業創新研究基金資助。成果已發表于《高分子快報》期刊。
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