先进的电子皮肤，用于多种医疗保健监测

Terasaki生物医学创新研究所(TIBI)的科学家们设计了一种用于高级医疗保健监测的首个电子皮肤(E-skin)贴片。凭借最佳的材料选择和新颖的制造方法，他们独特的电子皮肤贴片可以同时持续监测多个身体参数，同时还提供温度-水分管理和透气性。

电子皮肤贴片用于监测身体健康的生理和化学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、皮肤水合程度、各种代谢生物标志物以及脑和心脏功能(通过心电图和脑电图)等参数。

典型的皮肤感应贴片由一个传感器层组成，它将物理信息转换为电信号它被放置在一个柔性的、可拉伸的基板层之上，基板层被放置在受试者的皮肤上，可以抵抗机械变形。

然而，目前许多基板具有机械和生物不兼容性以及透气性差，这阻碍了多传感能力，并可能导致皮肤过敏还有炎症，尤其是长期使用．此外，目前大多数基材无法以环保的方式回收或处理。

TIBI的研究人员通过开发一种新型明胶基、高多孔基板解决了这些问题。通过选择使用明胶甲基丙烯酰(GelMA)来制造他们的底物，他们能够满足生物相容性、生物降解、自粘附和组织样机械性能的需求。然而，对透气性和湿度控制的需求构成了一个挑战。

虽然在GelMA中可以通过将其转化为多孔气凝胶形式来实现渗透性，但所得的气凝胶很脆，不适合用于皮肤传感基底。TIBI的研究人员通过仔细研究冷冻对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，解决了这一问题。

由于其高度均匀且相互连接的孔隙及其三维毛细管作用的潜力，该方法能够创建灵活、透气、超轻、透湿/透气的GelMA气凝胶。

基材的增强功能还使其能够在基材上丝网印刷集成多功能传感器，然后将其放置在皮肤上，同时刺激汗液排泄和皮肤表面以下的间质液提取。这允许对诸如皮肤温度和水合水平、电心电测量和代谢标志物(如葡萄糖、酒精和乳酸)等身体参数进行连续和多功能监测。

在一系列测试中，研究人员使用新型电子皮肤贴片验证了这些功能，这些测试测量了葡萄糖和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，有良好的相关性。

进一步的测试验证了新型电子皮肤优于传统脆性气凝胶基质的灵活性、热冷却能力和液体吸收能力，同时表现出优异的生物相容性和生物降解，而不会对皮肤产生任何刺激。此外，电子皮肤是可生物降解的，因此不需要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、实时的患者生理状况。这对患有一些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性糖尿病的患者;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时生理测量，结合治疗适应症的药物输送系统，以及结合无线系统方便患者使用。

“这里描述的进步为生产下一代电子产品铺平了道路皮肤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的宝贵工具，为现实生活中的情况提供最佳的准确、实时监测。”

这项研究发表在该杂志上先进材料．