Tambalan kulit elektronik dapat mengembalikan sensasi hilang dan mendeteksi penyakit
Electronics

Tambalan kulit elektronik dapat mengembalikan sensasi hilang dan mendeteksi penyakit


Para peneliti di Eropa sedang mengerjakan patch membran elastis yang meniru tampilan dan rasa kulit serta dapat mengumpulkan informasi yang berkaitan dengan pemakainya. Kredit: Aaron Lee / Unsplash

Bayangkan ini: Anda tidak pernah mengalami sensasi fisik di luar pergelangan tangan Anda selama bertahun-tahun, lalu dokter menutupi tangan Anda dengan selaput tipis dan fleksibel, dan seperti sulap, Anda bisa merasakan tetesan air melalui jari-jari Anda lagi.

Ini mungkin terdengar seperti skenario yang aneh, tetapi sebenarnya tidak. Para peneliti di seluruh Eropa membuat kemajuan pesat dalam mengembangkan tambalan membran elastis yang meniru kulit manusia baik dalam penampilan, fungsi, atau keduanya.

Kulit elektronik (e-skin) dikategorikan sebagai ‘perangkat elektronik yang dapat dikenakan’ – yaitu, perangkat pintar yang dikenakan di, atau di dekat, permukaan kulit untuk mengekstrak dan menganalisis informasi yang berkaitan dengan pemakainya. Perangkat elektronik yang lebih terkenal yang dapat dikenakan adalah pelacak aktivitas, yang biasanya merasakan gerakan atau getaran untuk memberikan umpan balik tentang kinerja pengguna. Perangkat yang dapat dikenakan lebih canggih mengumpulkan data tentang detak jantung dan tekanan darah seseorang.

Pengembang e-skin, bagaimanapun, mengarahkan pandangan mereka lebih tinggi. Tujuan mereka adalah untuk menghasilkan membran yang elastis, kuat, dan fleksibel yang menggabungkan sensor canggih dan memiliki kemampuan untuk menyembuhkan diri sendiri. Implikasi potensial untuk kedokteran dan robotika sangat besar.

Sistem syaraf pusat

Yang sudah beredar adalah selaput mirip kulit yang menempel pada permukaan tubuh dan mendeteksi tekanan, ketegangan, slip, gaya dan suhu. Yang lainnya sedang diciptakan untuk mengenali perubahan biokimia yang menandakan penyakit. Sejumlah proyek sedang mengerjakan kulit yang akan menyelimuti robot atau prostetik manusia, memberi mesin dan instrumen ini kemampuan untuk memanipulasi objek dan memahami lingkungannya dengan tingkat sensitivitas sentuhan yang tinggi. Dan impiannya, tentu saja, adalah mengembangkan kulit elektronik yang dapat terhubung dengan sistem saraf pusat pemakainya (seseorang yang lumpuh, misalnya), dengan demikian memulihkan sensasi yang hilang karena penyakit atau trauma.

Dengan proyek mereka yang disebut PepZoSkin, para peneliti di Universitas Tel Aviv di Israel sedang dalam perjalanan yang mereka percaya pada akhirnya akan mengubah mimpi ini menjadi kenyataan. Dalam satu dekade, mereka percaya tambalan kulit buatan akan cukup canggih untuk mengingatkan pemakainya akan bahaya yang tidak dapat mereka rasakan secara alami.

“Saya memiliki seorang teman di kursi roda yang tidak memiliki sensasi di kakinya — dia tidak tahu apakah kopi panas telah tumpah di kakinya,” kata rekan peneliti Dr. Sharon Gilead. “Idenya adalah bahwa patch kulit di kakinya akan memberi sinyal — mungkin lampu merah — yang akan memberi tahu dia jika ada sesuatu yang salah, menyelamatkannya dari luka bakar yang parah.

“Ini akan menjadi langkah pertama. Dan saat kami melanjutkan misi ini, kami akan mendapatkan lapisan tipis (e-skin) untuk berbicara dengan sistem saraf, menggantikan perasaan yang hilang. Meskipun ini masih agak jauh, itu pasti arah (kami bergerak masuk). ”

Tim Tel Aviv sedang mengembangkan kulit yang akan mengekstrak dan menganalisis informasi kesehatan tanpa memerlukan sumber daya eksternal. Membran akan menjadi bertenaga sendiri berkat fenomena yang dikenal sebagai piezoelektrik. Ini mengacu pada muatan listrik yang terakumulasi dalam bahan tertentu (termasuk tulang, DNA dan protein tertentu) sebagai respons terhadap tekanan mekanis yang diterapkan. Singkatnya, ketika Anda menekan e-skin yang terbuat dari bahan piezoelektrik, bahkan dengan sangat lembut, akan menghasilkan muatan listrik. Tambahkan sirkuit, dan listrik ini bisa digunakan — bisa memberi daya pada alat pacu jantung, misalnya.

Untuk penderita kelumpuhan, minuman panas yang tumpah akan membuat deformasi kulit elektronik yang akan dibaca oleh kulit sebagai tekanan mekanis, dan ini pada gilirannya akan diterjemahkan menjadi sinyal listrik. Sinyal ini kemudian dapat memicu lampu peringatan atau suara itu.

Tidak beracun

Tantangannya saat ini adalah menemukan bahan piezoelektrik yang tidak beracun bagi tubuh. Gal Fink, Ph.D. Mahasiswa dan peneliti PepZoSkin, berkata: “Bahan piezoelektrik yang digunakan saat ini mengandung timbal, membuatnya merusak tubuh. Kami fokus pada molekul biologis dan molekul yang terinspirasi oleh bio (yaitu, molekul buatan laboratorium yang meniru yang ditemukan di tubuh) . ”

Profesor Ehud Gazit, yang memimpin proyek tersebut, menjelaskan pentingnya menemukan bahan piezoelektrik yang dapat dikembangkan menjadi produk yang aman. “Pekerjaan kami saat ini pada bahan peptida piezoelektrik akan segera menghasilkan produk bebas timbal yang bekerja sebaik produk beracun dan mengandung timbal yang saat ini tersedia, kecuali tentu saja bahan baru kami akan jauh lebih baik karena akan aman digunakan saat bersentuhan dengan tubuh manusia, dan bahkan sebagai implan. ”

Tim Prof. Gazit berharap untuk meningkatkan pekerjaan mereka ke level berikutnya awal tahun depan. Pada saat itu, mereka berharap untuk memilih molekul organik mereka dan mengoptimalkannya untuk aktivitas piezoelektrik. Selanjutnya, mereka berencana untuk mengembangkannya menjadi perangkat nano fungsional. Mereka percaya bahwa pada waktunya, ini akan digunakan secara luas dalam aplikasi biologi dan medis, berfungsi sebagai pemanen energi dan biosensor, mengirimkan informasi penting langsung dari jaringan manusia dan kembali ke pengguna atau pihak ketiga.

Penyakit

Biosensing juga merupakan inti dari A-Patch, proyek e-skin lainnya. Bersama timnya di Institut Teknologi Israel (Technion) di Haifa, manajer proyek ilmiah Dr.Rotem Vishinkin telah mengembangkan tambalan berdasarkan ‘ide gila’ yang dialami Profesor Hossam Haick, koordinator proyek, hampir satu dekade lalu tentang penyakit menular. dapat dideteksi dengan cepat dan dapat diandalkan melalui kulit.

“Kami sudah menemukan cara menggunakan analisis napas untuk membedakan penyakit, jadi kami pikir mungkin layak menggunakan tambalan di kulit untuk” mencium “kondisi tubuh,” jelasnya.

Dia sangat ingin menemukan cara cepat dan non-invasif untuk menguji tuberkulosis (TB) – penyakit yang sangat menular yang secara khusus lazim di negara-negara di dunia berkembang. TB mempengaruhi 10 juta orang setiap tahun dan membunuh 1,4 juta. Deteksi dini penting, karena penularan dapat diatasi setelah diagnosis ditegakkan, dan antibiotik paling efektif bila infeksi baru.

Biasanya, TB didiagnosis dari dahak saat pasien batuk, tetapi penelitian menunjukkan bahwa banyak orang tidak dapat menghasilkan sampel berkualitas yang diperlukan untuk memberikan hasil yang akurat. Terlebih lagi, dibutuhkan waktu hingga dua minggu untuk mengirimkan hasil tes, terutama di komunitas terpencil di mana sampel menempuh jarak yang jauh untuk mencapai laboratorium, memberi penyakit ekstra hari atau bahkan berminggu-minggu untuk mengamuk.

Tujuan dari A-Patch adalah untuk mengembangkan alternatif yang murah dan efisien untuk tes dahak. Patch yang sangat tipis dan fleksibel ini menggunakan sensor kimia untuk mendeteksi perubahan dalam senyawa organik tubuh yang dipicu saat bakteri TB menyerang. Dr. Vishinkin mengatakan bahwa penelitian yang akan segera diterbitkan yang didanai oleh Bill and Melinda Gates Foundation menunjukkan A-Patch, bila dipakai selama satu jam, memberikan diagnosis TB dengan tingkat akurasi 90%. Tim berharap dapat mengurangi waktu pakai menjadi lima menit, dengan patch diterapkan ke lengan.

A-Patch sekali pakai akan berharga antara satu hingga dua dolar AS, dan tidak memerlukan peralatan laboratorium selain pembaca elektronik yang dapat digunakan dokter untuk mengaktifkan patch dan menafsirkan hasilnya. Tim Technion telah menyiapkan mitra industri yang berspesialisasi dalam kit diagnostik untuk membantu membawa produk ke pasar. Dr. Vishinkin berharap tes yang layak akan diluncurkan dalam beberapa tahun mendatang.

“Kami memperkirakan pasar yang tersedia untuk kit ini adalah 71 juta tes per tahun,” katanya. “Dan karena tambalan dapat digunakan di rumah, Anda tidak perlu khawatir tentang stigma pergi ke klinik TB untuk diuji. Artinya orang akan lebih bersedia untuk melangkah maju.”

Mekanisme yang tepat untuk mentransmisikan hasil dari tambalan ke pembaca masih dikerjakan. “Kami memiliki mitra di bidang sirkuit elektronik, sensor, analisis data untuk membantu kami dalam berbagai aspek proyek,” kata Dr. Vishinkin.

Pada waktunya, Dr. Vishinkin mengantisipasi pengembangan patch yang dimaksudkan untuk penggunaan jangka panjang — untuk memantau efektivitas rejimen pengobatan TB selama beberapa minggu, misalnya. Namun, ada kemungkinan besar tambalan akan robek atau rusak dengan penggunaan yang berkepanjangan, menjadikannya tidak efektif. Untuk mengurangi risiko ini, para ilmuwan proyek telah mengembangkan mekanisme perbaikan diri patch, yang memungkinkan matriks ikatan peptida dalam membran untuk membuat jaringan baru setelah kerusakan terdeteksi, memulihkan integritas e-skin.

“Setiap hari membawa kita mendekati target untuk menciptakan alat diagnosis TB yang cepat, andal, dan sederhana,” dikatakan Dr. Vishinkin. “Dan kami tidak akan berhenti di sini. Apa yang kami buat adalah platform untuk mendeteksi penyakit, bukan hanya perangkat untuk penyakit tertentu. Selanjutnya, kami dapat dengan mudah beralih ke COVID-19.”


Peneliti mengembangkan patch termoterapi nabati


Disediakan oleh Horizon: Majalah Riset & Inovasi Uni Eropa

Kutipan: Tambalan kulit elektronik dapat memulihkan sensasi hilang dan mendeteksi penyakit (2020, 28 Oktober) diakses 27 November 2020 dari https://techxplore.com/news/2020-10-electronic-skin-patches-lost-sensation.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Togel Hongkong