Ученые из Томска испытали электроды для «умной» одежды на кроликах

Фото из открытых источников

Томские ученые протестировали новые электроды, предназначенные для «умной» одежды, которые позволяют регистрировать биосигналы человеческого тела и вызывают меньше воспалительных реакций по сравнению с существующими аналогами. Исследования были проведены специалистами Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политехнического университета (ТПУ), а результаты сообщили в пресс-службе вуза.

Эти электроды способны фиксировать такие важные биосигналы, как активность мышц, сердца, мозга и других органов. Регистрация биопотенциалов играет ключевую роль в мониторинге состояния здоровья человека, особенно в таких сферах, как спорт, медицина и реабилитация. Однако традиционные электроды часто ограничены сроком применения из-за раздражений, которые появляются в местах крепления на коже. В большинстве случаев их использование ограничивается 72 часами.

В ответ на эти проблемы научная группа ТПУ предложила инновационное решение. Ученые разработали электроды с использованием оксида графена* и полиэтилентерефталатной пленки, нанесенной на текстильную основу. Этот подход позволил значительно улучшить электропроводность и механическую стабильность электродов, обеспечивая устойчивость к многократным стиркам. Важным преимуществом новых сенсоров является их «сухость» — электроды функционируют без необходимости использования гелевых интерфейсов, что упрощает их применение и делает более комфортными для пользователя.

В ходе исследования, проводившегося совместно с Сибирским государственным медицинским университетом (СибГМУ), специалисты проверили воспалительные реакции кожи на кроликах. Результаты показали, что электроды на основе оксида графена вызывают значительно меньше воспалений по сравнению с широко используемыми хлорсеребряными аналогами, даже при продолжительном 12-дневном использовании.

По мнению ученых, полученные данные делают электроды на основе оксида графена перспективным материалом для создания «умной» одежды, которая найдет применение как среди спортсменов, так и среди пациентов, проходящих амбулаторное лечение.

Новое поколение «умной» одежды на основе таких сенсоров обещает не только повысить удобство и безопасность пользователей, но и расширить горизонты применения в медицине и спорте.

*Оксид графена — это научный термин, и его название может вызывать вопросы, поскольку "оксид" — это химический термин, а "графен" относится к специфической форме углерода, известной в физике. Однако в данном случае речь идет о соединении этих понятий на молекулярном уровне.

Графен — это однослойный углеродный материал, состоящий из атомов углерода, соединенных в двумерную гексагональную структуру. Его толщина составляет всего один атом. Графен обладает уникальными механическими, тепловыми и электрическими свойствами, что делает его одним из самых перспективных материалов для различных технологий.

Оксид графена (ГО) — это производное графена, в котором его поверхность содержит различные функциональные группы, такие как гидроксильные (-OH), эпоксидные (-O-) и карбоксильные (-COOH) группы. Эти группы появляются в результате окисления графена, что делает его более гидрофильным (лучше взаимодействующим с водой), но несколько снижает его проводимость по сравнению с чистым графеном. Важно отметить, что оксид графена сохраняет тонкую структуру графена, но химически модифицирован присутствием кислорода в различных формах.

Таким образом, понятие "оксид графена" является объединением химии и физики, поскольку в нем графен, как физическая структура углерода, подвергается химической модификации через окисление. Это соединение обладает рядом свойств, которые полезны в таких областях, как медицина, электроника и материалы для «умной» одежды, благодаря своей гибкости, электропроводности и совместимости с биологическими тканями.

Таким образом, химические процессы (окисление) изменяют физическую структуру графена, создавая новые материалы с особыми свойствами, такими как оксид графена.