Innovativo materiale bioelettrodo: elevata flessibilità e durabilità per dispositivi sanitari indossabili

RomeLe industrie della salute e del fitness stanno subendo rapidi cambiamenti grazie ai dispositivi indossabili capaci di monitorare costantemente i segnali corporei. Entro il 2033, si prevede che il valore di questi dispositivi raggiungerà 572,06 miliardi di dollari. Tuttavia, gli elettrodi bioelettronici attuali presentano problemi come la mancanza di flessibilità e ventilazione, rendendoli scomodi per un uso prolungato.

Ricercatori dell'Istituto di Tecnologia di Tokyo, tra cui il Professore Assistente Tatsuhiro Horii e l'Associate Professor Toshinori Fujie, hanno sviluppato un nuovo materiale per bioelettrodi per risolvere i problemi esistenti. Questo materiale, descritto nel loro studio pubblicato su NPG Asia Materials, è elastico, traspirante e si adatta perfettamente alla pelle. Ecco alcune caratteristiche principali:

• Reti fibrose conduttive realizzate con nanotubi di carbonio a parete singola (SWCNTs).
• Sostenute su un foglio elastico di poli(stirene-b-butadiène-b-stirene) (SBS).
• Stratificazione multipla, con uno spessore minimo di 431 nm.
• Principali caratteristiche: Flessibilità, Permeabilità all'umidità, Durabilità.

Horii spiega che desiderano elettrodi capaci di sostenersi da soli, di essere elastici, di lasciar passare l'umidità e di aderire bene alla pelle senza ostacolare i movimenti.

Il team ha utilizzato SWCNTs in miscele a base d'acqua, applicandole strato per strato su nanosheets di SBS. Questo processo ha reso i bioelettrodi sia elastici sia traspiranti. L'aggiunta di più strati di SWCNTs ha aumentato la rigidità del materiale, facendo salire il modulo elastico da 48,5 MPa con un solo strato a 60,8 MPa con tre strati, e fino a 104,2 MPa con cinque strati, senza compromettere la flessibilità.

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I fogli SBS non rivestiti e quelli con uno o tre strati di SWCNT possono allungarsi fino al 380% della loro lunghezza originale prima di deformarsi permanentemente. Questo è decisamente meglio rispetto agli elettrodi metallici come l'oro, che si rompono dopo essersi allungati di meno del 30%.

Un requisito fondamentale per i bioelettrodi è prevenire la formazione di sudore. La struttura fibrosa della rete di SWCNT permette una migliore circolazione dell'aria rispetto ai film solidi. I test hanno dimostrato che il SWCNT 3rd-SBS ha un tasso di trasmissione del vapore acqueo di 28.316 g/m² in 2 ore, il doppio rispetto alla pelle normale.

I test di durabilità hanno dimostrato che questi bioelettrodi sono resistenti. Il team li ha immersi in sudore artificiale e li ha piegati più volte, osservando solo un piccolo aumento della resistenza (1,1 volte nel sudore e 1,3 volte dopo 300 piegature). Inoltre, i nanosheet SWCNT 3rd-SBS sono rimasti intatti anche dopo essere stati strofinati dieci volte, rendendoli ideali per un uso a lungo termine.

Questa innovativa tecnologia rende i bioelettrodi più confortevoli, durevoli e precisi. Ricercatori e sviluppatori dovrebbero prestare attenzione a queste novità poiché risolvono problemi fondamentali nei dispositivi sanitari indossabili. Questi miglioramenti potrebbero aumentare l'affidabilità dei monitor di salute e prolungarne la durata, offrendo vantaggi sia agli utenti che al settore medico.