Giyilebilir sağlık sensörleri, son yıllarda sağlık teknolojisinde büyük bir gelişme kaydederek vücuttaki değişiklikleri sürekli izleme yeteneği kazandı. Bu cihazlar, tıbbi bantlar ve yara örtüleri gibi ürünlerde sıklıkla kullanılır ve uzun süre ciltle temas halinde kalması gerekebilir. Ancak, yaygın olarak kullanılan su açısından zengin hidrojel malzemeler ısıyı ve teri hapsederek cilt tahrişine ve sensör okumalarında bozulmalara yol açabiliyor.
Yapılan yeni bir araştırmada, mühendisler insan akciğerlerinin hava taşıma mimarisinden ilham alarak, içinde stabil, üç boyutlu mikroskobik, hava dolu kanallardan oluşan bir ağ barındıran bir hidrojel geliştirdiler. Bu materyal, yüzde 70 su içeriğine sahip olmasına rağmen, laboratuvar testlerinde 185 barrere kadar oksijen geçirgenliği sağlayarak geleneksel hidrojellerden yaklaşık 10 kat daha fazla geçirgenlik gösterdi.
Araştırmacılar, normal bir hidrojel formülüne küçük miktarda silika aerogel partikülleri ekleyerek bu yenilikçi malzemeyi ürettiler. Bu partiküller, havanın 'katılaşmış' hali olarak düşünülebilir ve hava kabarcıklarını tutarak içlerindeki hava boşluklarının çökmesini veya suyla dolmasını engelliyor. Üretim sırasında bu partiküller, hidrojelin içinde ince ve birbirine bağlı hava dolu kanallar ağı oluşturdu. Bu kanallar, yüksek su içeriğini korurken oksijenin ve su buharının malzeme içinden geçmesine olanak tanıdı.
Geliştirilen hidrojel, silikon ve poliüretan bantlara kıyasla 10 ila 100 kat daha yüksek oranda su buharı iletimi sağlayarak ciltten nemin daha kolay kaçmasına yardımcı oldu. Malzeme aynı zamanda yumuşak ve dayanıklıydı; 10.000 germe döngüsünden sonra hava geçirgenliğinin yaklaşık %95'ini korudu.
Yeni ürünün giyilebilirliğini kanıtlamak için araştırmacılar, daha yaygın kullanılan silikon bantlarla karşılaştırmalı konfor testleri yaptılar. 20 dakika süren antrenmanın ardından bantlar çıkarıldıktan iki dakika sonra alınan kızılötesi görüntülerde, ticari bir silikon bandın altındaki cilt sıcaklığının 6.5 derece arttığı görüldü. Buna karşılık, yeni hidrojelin altındaki cilt sıcaklığı yaklaşık 1 derece düştü; bu durum malzemenin ısıyı daha verimli bir şekilde dışarı atabildiğini gösteriyor. Silikon bandın altında önemli miktarda ter birikirken, nefes alabilen hidrojel ile kaplı cilt, kaplanmamış cilde benzer durumda kaldı. Ayrıca, bir saatlik orta düzeyde egzersiz sırasında yeni bantları göğüslerinde taşıyan 10 gönüllüden hiçbiri kaşıntı, tahriş veya başka olumsuz cilt reaksiyonları bildirmedi.
Ekip, hidrojelini kalp elektriksel aktivitesini kaydeden bir elektrot olarak da uyarladı. Bisiklet testleri sırasında, geleneksel hidrojel elektrotlar ter birikimi nedeniyle daha az kararlı elektrokardiyogram (ECG) sinyalleri üretirken, hava geçirgen hidrojelden yapılan elektrotlar egzersiz sırasında ve sonrasında daha net okumalar sağladı. 10 gün boyunca sürekli takılan hidrojel elektrotlar, uyuma, çalışma, yürüme ve egzersiz dahil olmak üzere aktiviteler sırasında kullanılabilir ECG sinyalleri kaydetmeye devam etti.
Bu bulgular, giyilebilir tıbbi cihazlar, yara örtüleri ve cilt üzerine monte edilen sağlık monitörleri gibi alanlarda derhal uygulanabilecek potansiyele sahip. Ancak malzemenin klinik kullanıma hazır hale gelmesi için uzun vadeli biyouyumluluk, büyük hayvanlar üzerindeki performansı, sterilizasyon, ölçeklenebilir üretim, raf ömrü ve düzenleyici güvenlik gibi ek çalışmaların yapılması gerekiyor. Mevcut malzeme doğal olarak yapışkan değil, bu da ciltte kalması için ayrı bir destek veya sabitleme mekanizmasına ihtiyaç duyacağı anlamına geliyor. Uzun vadede, bu tasarım potansiyel olarak doku mühendisliği ve implant cihazlarında da kullanılabilir; ancak bu tür uygulamalar daha kapsamlı testler gerektirecektir.
