2021年9月18日,

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AG8亚洲游戏国际平台的研究人员发现了如何不用粘合剂就能将传感器粘在皮肤上

这项研究测试了皮肤的抗拉强度和裂缝是如何形成的

AG8亚洲游戏国际平台的研究人员已经发现了不使用粘合剂就能将传感器和类似物品附着在人类皮肤上的方法. AG8亚洲游戏国际平台的研究人员已经发现了不使用粘合剂就能将传感器和类似物品附着在人类皮肤上的方法.
AG8亚洲游戏国际平台的研究人员已经发现了不使用粘合剂就能将传感器和类似物品附着在人类皮肤上的方法.

想象一下,如果你不需要胶水就能把东西粘在皮肤上. 生物传感器、手表、通讯设备、时尚配件——这些都是无限可能的.

多亏AG8亚洲游戏国际平台的托马斯·J. 沃森工程与应用科学学院,时间可能比你想象的要近.

Guy German副教授扎卡里·利普斯基,21岁博士他最近在《AG8亚洲游戏国际平台》杂志上发表了一项研究 Acta Biomaterialia 它探索了人类皮肤是如何控制裂缝形成的,以及为什么张力计在测量生物组织的力学特性时提供不精确的结果.

沿着这条路, 利普斯基发明了一种无需粘合剂就能将人类皮肤与橡胶类聚合物材料粘合在一起的方法. 这本来是一种让实验更容易的方法, 他和德曼明白他们有了重大发现.

“有一天,扎克进来说,‘是的,我做到了,’”德曼说. “我当时想,‘你到底是怎么做到的? 你用胶水了吗?“因为我们还需要考虑到胶水的机械性能. 他说,‘不,我只是把它卡住了.“我们看了看,然后说:以前有人这样做过吗? 从来没有做. 所以我们对此很满意.”

该技术的发明公开已经提交, 这可能会导致一项他称之为“非常简单的技术”的专利,这可能会带来生物技术的革命.

“我不知道我们会落得这样的下场,但科学有时候就是这样,”德曼笑着说.

产生这一发现的研究题为 “人体角质层固有的结构异质性限制了宏观力学测量的精度,” 始于德曼在机械工程方面的根基,以及他对测试胡克定律对人类皮肤的有效性的兴趣.

“我们认为, 如果我们使用这些标准测试技术来测量组织的机械性能, 尤其是皮肤组织, 它是否报告了正确的值?”他说. “没有人真正验证过它.”

由17世纪英国物理学家罗伯特·胡克提出, 该定律指出,拉伸或压缩弹簧一段距离所需的力与这段距离成正比. 更一般的, 研究人员可以利用这一定律来测量不同材料的刚度,以及破坏它们所需的能量.

“这让我想到,在现代,你可以测量金属和陶瓷的硬度. 那皮肤呢?“德国说. “金属或陶瓷的成分相当一致, 但皮肤和其他组织有一个复杂和异质性的结构,由细胞-细胞连接的微型细胞. 皮肤的外层也显示出一个复杂的微通道的地形网络, 如果你看手背,哪些是看得见的.”

他和利普斯基将皮肤样本粘在一块聚二甲基硅氧烷上,, 一种通常用于生物工程和生物医学设备的橡胶状材料. 然后对样本进行拉伸. 一种改进的牵引力显微镜技术随后被用来量化皮肤对粘附基板施加的机械载荷的变化.

“随着皮肤的扩张, 小裂缝会扩大, 我们可以测量出它需要多少能量才能使它长到一定长度,“德国说. “在机械工程中,通常要衡量破裂的能量成本,你需要掌握两种方法, 你拉动它,它就裂开了. 你测量力和位移并量化能量. 但这是假设材料是均匀的,即成分在任何地方都是相同的. 我们发现,皮肤外层的裂缝以一种非常非常奇怪的方式传播.”

裂纹沿地形微通道传播. 这拉长了裂缝的整体路径,增加了破坏组织所需的能量. 这一发现可以用来解释其他人体组织的行为.

“因为皮肤的异质结构, 这也意味着裂纹路径变得更加随机. 这就是为什么在皮肤的宏观张力测量中会有如此多的变化,“德国说, “因为即使你的皮肤来自完全相同的来源,年龄完全相同, 由于裂纹路径的偏离,试样间的变异性如此之高.”

今年春天拿到博士学位后,利普斯基搬到了加州的圣地亚哥.,并在一家生产专门香水和香精的公司成为皮肤科学家.

“我想让他留在AG8亚洲游戏国际平台做一年的博士后,”德曼说. “他说,‘我很想去,但我已经有两份工作邀请了!“我为他感到高兴.”

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