可穿戴设备彻底改变了医疗健康领域,帮助人们实时监测血糖、心率、睡眠模式等关键健康指标。然而,长时间佩戴血糖或心脏监测仪可能导致用户皮肤瘙痒、发炎。如今,德克萨斯A&M大学的研究人员开发出一种皮肤友好型粘合剂,或能改变数百万可穿戴医疗设备用户的体验。
这种新型粘合剂基于聚电解质复合物(PECs)——一种水性粘性材料,与传统溶剂型粘合剂相比,对皮肤的粘合力更温和。不同于可能引发皮疹、红肿和炎症的商用粘合剂,这种PEC配方能减少刺激,且在接触汗液等 moisture 时可能粘得更牢固。
“据我们所知,还没有人将PEC用作可穿戴医疗设备的粘合剂,”该研究负责人、德克萨斯A&M大学机械工程教授海梅·格伦兰博士说,“我们成功研发并申请了一种PEC专利,其粘合强度可与3M Tegaderm粘合剂媲美,且不会产生常见的皮肤不适。”
如今的可穿戴医疗设备(包括血糖监测仪、心率追踪器和睡眠障碍监测仪)通常依赖疏水性压敏粘合剂。这些粘合剂多由丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或松香制成,能确保传感器牢固附着于身体。
然而,尽管效果显著,这些材料为溶剂型,可能刺激敏感皮肤。用户常报告瘙痒、皮疹和炎症等副作用,尤其是长期佩戴后。相比之下,PEC粘合剂提供了无皮疹的替代方案。
格伦兰团队发现,汗液中天然存在的盐分实际上会随时间增强粘合剂的粘性——这一特性使PEC特别适合现实环境中的长期佩戴。“这项发现的独特之处不仅在于舒适度,还在于粘合剂的性能,”格伦兰说,“许多人认为水性粘合剂会被水冲洗掉或在潮湿环境中失去粘性。但在我们的研究中,汗液反而能增强粘合效果。”
这种粘合剂的研发基于格伦兰早期的研究——为泡沫、织物、木材等材料开发一锅法PEC涂层阻燃处理技术。
意识到PEC的固有粘性可扩展到工业材料之外,他和团队将研究重点扩展到生物医学应用。
目前研究仍处于早期阶段,但团队认为PEC粘合剂在各类可穿戴生物医学设备中具有广泛应用潜力,尤其适合依赖皮肤传感器的糖尿病、心脏病和睡眠障碍患者。
该项目参与者包括前博士生玛雅·蒙特马约尔博士、伊森·艾弗森博士,以及德克萨斯A&M大学生物力学工程系的巴拉克里希纳·哈里达斯博士及其实验室(负责生物相容性测试)。
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