Новости химической науки > Живопись на коже позволяет познать внутренний мир человека

Рисунок, нанесенный на кожу пациента с помощью жидких металлических чернил, в перспективе поможет сделать мониторинг сердечной деятельности намного менее болезненным и даже позволит докторам наблюдать целый ряд жизненных показателей в режиме реального времени.

Ученые использовали чернила, чтобы нарисовать электроды на коже; в будущем такие электроды также могут быть использованы для наблюдения за мышечной или мозговой активностью [1].

На сегодняшний день доктора наблюдают за сердцебиением пациента, регистрируя электрические сигналы сердечной мышцы с помощью электрокардиографии. Для этого в западной медицине одноразовые электроды прикрепляют к груди пациента с помощью клейкой бумаги. Электропроводящий гель между кожей и электродом помогает передавать электрические сигналы на неподвижно закрепленный металлический анод, который подключен к регистрирующей системе. Однако удаление этих электродов после регистрации ЭГК могут причинить боль.

Электрическая схема, нанесенная на ладонь. Две батареи питают светодиоды, включенные в схему. (Рисунок из PLoS One, 2013, DOI: 10.1371/journal.pone.0058771)

Гибкие электроды, которые повторяют очертания тела, как временная татуировка, являются более удобными в сравнении с традиционными электродами, используемыми при электрокардиографии. Цинь Лю (Jing Liu) из Университета Циньхуа в Китае с коллегами подумал, что может существовать другой способ, позволяющий создавать гибкие удобные электроды, которые можно нанести непосредственно на кожу в виде рисунка с помощью металлических чернил.

Ученые поколдовали над разработкой состава жидких металлических чернил на основе галлия, добавив в них 0,3 % оксида галлия. Это позволило чернилам прилипать к коже подобно жидкой краске, а не кататься по ней подобно капельке воды.

Исследователи использовали новые чернила, чтобы нарисовать электроды для ЭКГ на студенте-добровольце Янге Ю (Yang Yu). Они подсоединили электроды к беспроводному модулю, который регистрировал электрические сигналы от сердца подопытного и передавал информацию на мобильный телефон для ее визуализации. Информация о сердцебиении, записанная с помощью жидких металлических электродов, была сопоставима с электрокардиограммой, полученной с применением существующей в настоящее время стандартной клинической методики.

Лю говорит, что новые жидкие металлические электроды могут быть легко удалены с помощью медицинского спирта. По его словам, чернила затвердевают, когда спирт испаряется, что позволяет легко удалить электроды или схемы с помощью простого отшелушивания.

Лиу предполагает возможность применения жидких металлических электродов для простого биомедицинского наблюдения за состоянием пациента непосредственно на месте его нахождения, предоставляя возможность регистрации слабых сигналов мозга или мышц. Чернила могут также пригодиться для нанесения рисунка по всей поверхности тела с целью мониторинга состояния организма, добавляет Лю.

Инженер-химик Майкл Дики (Michael Dickey) из Университета Северной Каролины говорит, что непосредственный контакт между кожей и жидкими металлическими чернилами представляется идеальным для наблюдения за электрическими характеристиками. Однако он опасается потенциальной токсичности металлических чернил.

Лю соглашается, что для гарантии безопасности и эффективности жидких металлических чернил требуются дополнительные долгосрочные испытания. Тем не менее, он добавляет, что существуют некоторые аргументы в пользу того, что материалы на основе галлия безопасны в плане биомедицинских применений. Так, сплав галлия применяется в стоматологии, а радиоактивный нуклид ⁶⁷Ga – в медицине в рентгенографии.

Источники: [1] PLoS One, 2013, DOI: 10.1371/journal.pone.0058771; [2] Science, 2011, 333, 6044 (DOI:10.1126/science.1206157)

метки статьи: #медицинская химия, #новые материалы, #электрохимия