9 грудня, 2024
Нове біосумісне чорнило з електродами для неінвазивної електроенцефалографії
Учені винайшли рідке чорнило, за допомогою якого лікарі можуть виконувати друк на шкірі голови пацієнта для неінвазивного вимірювання активності мозку. Технологія, представлена в журналі Cell Press Cell Biomaterials, пропонує несподівану альтернативу громіздкому процесу, який зараз використовується для моніторингу мозкових хвиль. Електроенцефалографія (ЕЕГ) є важливим інструментом для діагностики різноманітних неврологічних станів, включно із судомами, пухлинами, епілепсією та травмами головного мозку.
Під час традиційного тесту ЕЕГ лікарі вимірюють шкіру голови пацієнта за допомогою лінійок, позначаючи понад десятка точок, куди приклеюють електроди. Ці електроди підключаються до комп’ютера з метою збору даних через довгі дроти для моніторингу активності мозку пацієнта. Увесь процес займає багато часу та є громіздким і незручним для більшості пацієнтів, яким доводиться проводити ЕЕГ-тест годинами.
Наньшу Лу, учена з Техаського університету в Остіні, США, була першою в розробленні невеликих датчиків, які відстежують тілесні сигнали з поверхні людської шкіри, технології, відомої як електронні татуювання (e-tattoos). Учені нанесли такі татуювання на груди, щоби вимірювати роботу серця, м’язи для визначення ступеня втоми і навіть під пахви для аналізу компонентів поту. Раніше e-tattoos зазвичай друкували на тонкому шарі липкого матеріалу перед нанесенням на шкіру, але це було ефективним лише на ділянках тіла без волосся.
«Розроблення матеріалів, сумісних із волоссям на шкірі, є постійною проблемою в технології електронного татуювання», – зазначає Лу. Щоб подолати ці перешкоди, команда науковців винайшла тип рідкого чорнила із провідних полімерів. Воно може проникати крізь волосся, щоб досягти шкіри голови, і після висихання працює як тонкоплівковий сенсор, що зчитує активність мозку.
Використовуючи комп’ютерний алгоритм, дослідники можуть спроєктувати точки для ЕЕГ-електродів на шкірі голови пацієнта. Потім вони використовують струменевий принтер із цифровим керуванням для розпилення тонкого шару чорнила. За словами винахідників, процес швидкий і не викликає дискомфорту в пацієнтів.
Команда вчених надрукувала електроди на скальпі п’яти учасників із коротким волоссям. Учені також прикріпили звичайні електроди ЕЕГ поруч з електронними татуюваннями і виявили, що отримана активність мозку за допомогою двох методів була однаковою. Електроди для e-tattoo показали стабільне з’єднання протягом 24 годин, після цього чорнило можна було змити. Науковці вважають, що їхній винахід можна використати для нейрокомп'ютерних або мозкових інтерфейсів, що є системами для взаємодії між мозком та електронними девайсами.
Джерело: https://www.cell.com/cell-biomaterials/fulltext/S3050-5623(24)00004-7#fig1