Ερευνητές του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Μασαχουσέτης (MIT) ανέπτυξαν μια νέα υδρογέλη που επιτρέπει τη διέλευση του αέρα, χωρίς να χάνει τις βασικές ιδιότητες που την καθιστούν ιδανική για ιατρικές εφαρμογές.
Το νέο υλικό παραμένει μαλακό, ελαστικό και ανθεκτικό, ενώ μπορεί να χρησιμοποιείται για πολλές ημέρες χωρίς να προκαλεί ερεθισμούς στο δέρμα, ακόμη και κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής άσκησης.
Η καινοτομία δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Nature και αναμένεται να ανοίξει νέους δρόμους στην ανάπτυξη φορητών ιατρικών συσκευών, επιδέσμων, εμφυτευμάτων και άλλων βιοϊατρικών εφαρμογών.
Το πρόβλημα των συμβατικών υδρογελών
Οι υδρογέλες αποτελούνται κυρίως από νερό και ένα μικρό ποσοστό πολυμερών, δημιουργώντας ένα υλικό που μοιάζει με ζελέ. Χρησιμοποιούνται σε επιθέματα τραυμάτων, ιατρικές κόλλες, συστήματα χορήγησης φαρμάκων και άλλες εφαρμογές χάρη στη βιοσυμβατότητα και την ελαστικότητά τους.
Ωστόσο, η υψηλή περιεκτικότητά τους σε νερό δεν επιτρέπει την κυκλοφορία του αέρα. Έτσι, όταν παραμένουν πάνω στο δέρμα για μεγάλο χρονικό διάστημα, παγιδεύουν ιδρώτα και υγρασία, προκαλώντας ερεθισμούς και μειώνοντας την αποτελεσματικότητα των συσκευών που συγκρατούν.
Μικροσκοπικές σήραγγες που αφήνουν το δέρμα να «αναπνέει»
Για να λύσουν το πρόβλημα, οι ερευνητές αξιοποίησαν ένα φαινόμενο που ονομάζεται ιξωδοελαστικός διαχωρισμός φάσεων. Στη σύνθεση της υδρογέλης πρόσθεσαν πολύ μικρή ποσότητα σωματιδίων αερογέλης πυριτίου, τα οποία λειτουργούν σαν μικροσκοπικές φυσαλίδες αέρα.
Κατά τον σχηματισμό του υλικού, τα σωματίδια οργανώνονται σε ένα εκτεταμένο δίκτυο από λεπτές, διασυνδεδεμένες σήραγγες. Το δίκτυο αυτό επιτρέπει στον αέρα να κυκλοφορεί ελεύθερα, ενώ παράλληλα η υδρογέλη διατηρεί τη μεγάλη περιεκτικότητά της σε νερό και τις μηχανικές της ιδιότητες.
Επιτυχείς δοκιμές σε πραγματικές συνθήκες
Η νέα υδρογέλη δοκιμάστηκε σε εθελοντές που φορούσαν ασύρματους αισθητήρες ηλεκτροκαρδιογραφήματος στο στήθος τους. Κατά τη διάρκεια άσκησης, οι αισθητήρες που χρησιμοποιούσαν το νέο υλικό κατέγραφαν σταθερά και καθαρά σήματα, σε αντίθεση με τις συμβατικές υδρογέλες, οι οποίες εμφάνιζαν σημαντικές διακυμάνσεις εξαιτίας της συσσώρευσης ιδρώτα.
Σε δεύτερη δοκιμή, οι εθελοντές φορούσαν τις συσκευές συνεχώς για δέκα ημέρες. Μετά το τέλος της δοκιμής, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η ποιότητα των μετρήσεων παρέμενε υψηλή, ενώ στο δέρμα δεν υπήρχαν εμφανή σημάδια ερεθισμού, όπως κοκκινίλες ή φουσκάλες.
Ανθεκτικότητα και πολλές μελλοντικές εφαρμογές
Οι επιστήμονες υπέβαλαν επίσης την υδρογέλη σε 10.000 κύκλους τεντώματος και συμπίεσης, προσομοιώνοντας τις καθημερινές κινήσεις του ανθρώπινου σώματος. Ακόμη και μετά τη δοκιμή αυτή, η διαπερατότητα του οξυγόνου μειώθηκε κατά λιγότερο από 5%, αποδεικνύοντας την υψηλή αντοχή του υλικού.
Οι ερευνητές εκτιμούν ότι η νέα τεχνολογία μπορεί να αξιοποιηθεί σε επιδέσμους μεγάλης διάρκειας, έξυπνα επιθέματα, φακούς επαφής, καλλυντικές μάσκες, βιοϊατρικά εμφυτεύματα και φορητούς αισθητήρες υγείας. Όπως επισημαίνουν, η μέθοδος αποτελεί μια νέα τεχνολογική πλατφόρμα που θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανάπτυξη μιας νέας γενιάς «αναπνεύσιμων» υδρογελών για πλήθος ιατρικών και βιοτεχνολογικών εφαρμογών.
