Este artículo presenta métodos para fabricar y caracterizar un sistema electrónico conforme, similar a la piel, y protocolos para su uso en aplicaciones clínicas, particularmente en el tratamiento de heridas cutáneas.
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Artículo de método
Fabricación y caracterización de un sistema electrónico conforme de la piel-como para la gestión cuantitativa, cutánea de la herida
En este artículo
Resumen
Resumen
Los avances recientes en el desarrollo de tecnologías electrónicas y dispositivos biomédicos ofrecen oportunidades para la evaluación cuantitativa no invasiva de la cicatrización de heridas cutáneas en la piel. Sin embargo, los métodos existentes todavía se basan en inspecciones visuales a través de diversas herramientas y dispositivos microscópicos que normalmente incluyen sistemas sofisticados y de alto costo y requieren personal bien capacitado para la operación y el análisis de datos. Aquí, describimos métodos y protocolos para fabricar un sistema electrónico conformado, similar a la piel, que permite la laminación conformada a la superficie de la piel cerca de los tejidos de la herida, lo que proporciona registro de señales eléctricas de alta fidelidad, como la temperatura de la piel y la conductividad térmica. Los métodos de fabricación del dispositivo proporcionan detalles de la preparación paso a paso del sistema microelectrónico que está completamente cerrado con materiales de silicona elastomérica para ofrecer aislamiento eléctrico. El estudio experimental presenta las características multifuncionales, biocompatibles, impermeables, reutilizables y flexibles/elásticas del dispositivo para aplicaciones clínicas. Los protocolos de pruebas clínicas proporcionan una visión general y un proceso secuencial de limpieza, configuración de pruebas, operación del sistema y adquisición de datos con la electrónica similar a la piel, montada suavemente en heridas cutáneas hipersensibles y tejidos contralaterales de los pacientes.
Introducción
En el estudio clínico y de investigación biomédica, la vigilancia de la cicatrización de heridas se ha centrado en un método invasivo que se basa en la evaluación histológica del tejido cambio morfológico en las heridas 1,2. Recientemente, los rápidos avances en las tecnologías electrónicas permiten el desarrollo de la formación de imágenes y herramientas de análisis de alta precisión que se puede inspeccionar visualmente el proceso de cicatrización a través de la imagen digital 3,4 o microscopía confocal de barrido y espectroscopía de 4,5. Sin embargo, los enfoques de formación de imágenes requieren alto coste, herramientas y operaci....
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Protocolo
Los experimentos para la fabricación de dispositivos, la laminación de la piel, y la caracterización muestran en las Figuras 1, 2, y 4 participan dos voluntarios, todos realizados en el Laboratorio de Nanoingeniería interconectado-Bio en la Virginia Commonwealth University (VCU), Richmond, VA, EE.UU.. Este estudio fue aprobado por la Junta de Revisión Institucional VCU (número de protocolo: HM20001454) y siguió las directrices de investigación de la investigación humana del VCU. Los datos del dispositivo y clínicos que se muestran en las figuras 3 y 5 fueron adquiridas desde el artículo publicado
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Resultados
La figura 1 presenta una visión general de las características de la conformación, sistema electrónico similar a la piel, diseñados para una gestión herida cutánea cuantitativa sobre los pacientes. El dispositivo electrónico multifuncional consiste en estructuras fractales microescala 3,14 y serpentina filamentosa traza 9,17 sobre una membrana elastomérica delgada que ofrece elasticidad mecánica excepcional y capacidad de flexión. El dispositivo compatible que está completamente ro.......
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Discusión
Este artículo destaca los métodos y protocolos para fabricar un sistema electrónico conformado, similar a la piel, que permite la laminación conformada cerca de los tejidos de la herida, que ofrece una medición cuantitativa de la temperatura de la piel y un mapeo de conductividad térmica en la piel.
Las características clave incluyen la utilización de técnicas novedosas de impresión por transferencia de materiales e integración de materiales duros-blandos para diseñar y desarrollar el disposi.......
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Divulgaciones
Los autores declaran que no tienen intereses financieros contrapuestos.
Agradecimientos
Este trabajo fue apoyado por la financiación de inicio de la Escuela de Ingeniería de la Universidad Commonwealth de Virginia y de algunos de los dispositivos electrónicos se prepararon en las instalaciones de microfabricación en el Virginia Microelectrónica Centro Wright. Reconocemos los investigadores que hicieron contribuciones para el dispositivo y los datos clínicos (Figuras 3 y 5 de este documento), adquirido de la nota publicada el 10. W.-HY gracias Yoshiaki Hattori para el software de grabación de datos a medida.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Oblea de silicio de 3" | Oblea de la Universidad, EE. UU | Úselo como portador para fabricar el dispositivo | |
| Acetona | Fisher Scientific, EE. UU | A18-1 | Úselo para limpiar una oblea y eliminar la fotorresistencia |
| Isopropanol (IPA) | Fisher Scientific, EE. UU | A459-1 | Úselo para limpiar una oblea |
| AZ4620 fotorresistente | AZ Electroionic Materials, EE. UU. | Úselo para hacer patrones en metales y polímeros | |
| Revelador AZ400K | AZ Electrionic Materials, EE. UU. | Úselo para desarrollar AZ4620 fotorresistente | |
| Grabador de cromo | Transene, EE. UU | 1020AC | Úselo para grabar la capa de Cr del dispositivo |
| Grabador de cobre | Transene, EE. UU | ASP-100 | Úselo para grabar la capa de Cu del dispositivo |
| Sylgard 184 Kit de elastómero de silicona (PDMS) | Dow Corning, EE. UU | 39100000 | Uso como sustrato para la recuperación 'en seco' |
| PI2545 poliimida | HD MicroSystem, EE. UU. | Úselo para encapsular la capa metálica | |
| Solaris | Smooth-On, EE. UU | Úselo como sustrato y para encapsular el dispositivo | |
| Petridish | Carolina, EE. UU. | 741255 | Úselo como molde para hacer sustrato |
| Cinta de soldadura por onda soluble en agua 5414 | 3M, EE. UU | . AM000000217 | Úselo para recuperar el dispositivo de la capa PDMS |
| Fundente de acero inoxidable líquido de alta actividad | Worthington, EE. UU | 331929 | Úselo para eliminar la capa de oxidación en |
| cable de microfilm flexible | Elform, EE. UU. | Úselo para realizar la conexión eléctrica entre el dispositivo electrónico y el sistema de adquisición de datos | |
| Limpiador de pH neutro | Australian Gold, EE. UU. | Úselo como solución desinfectante para limpiar el dispositivo en pruebas clínicas | |
| Soldadura | Kester, EE. UU | 24-6337-9703 | Úselo como material para soldar cables duros |
| Lámpara ultravioleta | Cole-Parmer, EE. UU | 97600-00 | Úselo para activar la capa PDMS como superficie hidrofílica |
| Multiplexor Multiplexor | FixYourBoard, EE. UU | U802 | Úselo para adquirir mediciones de seis componentes de detección |
| Fuente de corriente CC/CA | Keithley, EE. UU | 6221 | Úselo para suministrar corriente |
| SMD Estación de retrabajo de aire caliente digital | Aoyue, China | 968A + | Úselo para soldar cables duros, para conectarse eléctricamente entre el dispositivo y los instrumentos externos |
| Cámara infrarroja | FLIR, EE. UU | . 435-0001-01-00 | Úselo para tomar imágenes infrarrojas en experimentos |
| Multímetro digital | Fluke, EE. UU | 117 | Úselo para verificar la conexión eléctrica |
| Amplificador de bloqueo | Stanford Research System, EE. UU. | SR830 | Úselo para realizar mediciones de sonda de cuatro puntos |
| Evaporador de haz de electrones | Escala 9 Productos de vacío, EE. UU. | Úselo para depositar películas delgadas (Cu y SiO2< / sub>) |
Referencias
- Dargaville, T. R., et al. Sensors and imaging for wound healing: A review. Biosens Bioelectron. 41, 30-42 (2013).
- Panuncialman, J., Hammerman, S., Carson, P., Falanga, V. Wound edge biopsy sites in chronic wounds heal rapidly and do not result in del....
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Reimpresiones y permisos
