Este artigo apresenta métodos para fabricar e caracterizar um sistema eletrônico semelhante à pele e protocolos para uso em aplicações clínicas, particularmente no tratamento de feridas cutâneas.
Artigo de método
Este artigo apresenta métodos para fabricar e caracterizar um sistema eletrônico semelhante à pele e protocolos para uso em aplicações clínicas, particularmente no tratamento de feridas cutâneas.
Avanços recentes no desenvolvimento de tecnologias eletrônicas e dispositivos biomédicos oferecem oportunidades para avaliação quantitativa e não invasiva da cicatrização de feridas cutâneas na pele. Os métodos existentes, no entanto, ainda dependem de inspeções visuais por meio de várias ferramentas e dispositivos microscópicos que normalmente incluem sistemas sofisticados e de alto custo e exigem pessoal bem treinado para operação e análise de dados. Aqui, descrevemos métodos e protocolos para fabricar um sistema eletrônico conforme, semelhante à pele, que permite a laminação isolante na superfície da pele perto dos tecidos da ferida, o que fornece o registro de sinais elétricos de alta fidelidade, como temperatura da pele e condutividade térmica. Os métodos de fabricação do dispositivo fornecem detalhes da preparação passo a passo do sistema microeletrônico que é completamente fechado com materiais de silicone elastomérico para oferecer isolamento elétrico. O estudo experimental apresenta características multifuncionais, biocompatíveis, à prova d'água, reutilizáveis e flexíveis/elásticas do dispositivo para aplicações clínicas. Os protocolos de testes clínicos fornecem uma visão geral e um processo sequencial de limpeza, configuração de testes, operação do sistema e aquisição de dados com componentes eletrônicos semelhantes à pele, montados suavemente em tecidos hipersensíveis, cutâneos e contralaterais dos pacientes.
No estudo clínico e de investigação biomédica, monitorização de cicatrização da ferida tem-se centrado sobre um método invasivo, que se baseia na avaliação histológica de tecido de mudança morfológica em feridas 1,2. Recentemente, avanços rápidos em tecnologias eletrônicas permitirá o desenvolvimento de ferramentas de análise de imagem e de alta precisão que pode inspecionar visualmente o processo de cicatrização através de imagens digitais 3,4 ou microscopia confocal de varredura e espectroscopia de 4,5. No entanto, estas abordagens de imagem exigem custos elevados, instrumentos ópticos de complicados e operações, e mais importante, os pacientes necessitam ser imobilizada durante o teste. Portanto, existe uma necessidade de novos dispositivos e sistemas que são quantitativa, não invasivo, de fácil utilização, de baixo custo, e multifuncional para oferecer o tratamento de feridas mais precisa.
Aqui, nós introduzir um sistema electrónico de pele-como que fornece preciso, mapeamento em tempo real de Condu temperatura e térmicasctivity e proporciona um nível preciso de aquecimento em locais ferida via conformada laminação do dispositivo de forma não invasiva. Este dispositivo apresenta uma classe de tecnologia, epidérmicas sistemas montados na pele eletrônicos que são projetados para corresponder às propriedades mecânicas e de material (espessura total, rigidez à flexão, módulos eficazes, e densidade de massa) da epiderme 6-9.
O dispositivo foi projetado em um, à prova de água-biocompatível pele-friendly, e forma reutilizável que pode ser lavado e desinfetado para aplicações clínicas em pacientes 10. O dispositivo electrónico conformada montado perto dos tecidos da ferida capta a fase de inflamação (de um processo de cicatrização de feridas), causado pelo aumento do fluxo de sangue e reacções enzimáticas para a ferida 11,12, através de gravação quantitativa de temperatura 8 e condutividade térmica 13, correlacionada com a hidratação . Estudos experimentais e computacionais determinar um projeto ótimo mecânica para accommodComeram movimentos naturais e aplicado estirpes sem fractura mecânica e capturar a física subjacente do alongamento mecânico do sistema electrónico semelhante à da pele que laminados conformalmente na superfície da pele, que proporciona a aquisição dos sinais de alta fidelidade.
Os protocolos descritos neste artigo apresentamos os métodos de microfabricação para sistemas eletrônicos de pele-like, testando preparação, incluindo a limpeza do dispositivo, a instalação do equipamento em um ambiente clínico, e aplicações clínicas para a monitorização quantitativa de temperatura e condutividade térmica em feridas cutâneas.
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As experiências para a fabricação do dispositivo, laminação pele, caracterização e mostrado nas Figuras 1, 2, e 4, envolveu duas voluntários todos realizados no Laboratório Bio-nanoengineering interface da Universidade da Virgínia (VCU), Richmond, VA, EUA. Este estudo foi aprovado pelo Institutional Review Board VCU (número de protocolo: HM20001454) e seguiu as diretrizes de pesquisa da Human Research VCU. Os dados do aparelho e clínicas apresentadas nas Figuras 3 e 5 foram adquiridas a partir do artigo publicado em 10 de onde as experiências com pacientes foram conduzidos sob o protocolo (número: STU69718), aprovado pelo Conselho de Revisão Institucional da Universidade Northwestern, Chicago, IL, EUA.
Fabrication 1. Dispositivo
NOTA: A Figura 2 apresenta ilustrações esquemáticas para o processo global de fabrico.
2. Testes clínicos
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A Figura 1 apresenta uma visão geral das características do conformada, sistema eletrônico de pele semelhante, projetado para quantitativa, gestão de feridas cutâneas em pacientes. O dispositivo eletrônico multifuncional consiste em estruturas de microescala fractal 3,14 e serpentina filamentar traça 9,17 em uma fina membrana elastomérica que oferece capacidade de estiramento mecânico excepcional e bendability. O dispositivo compatível que é totalmente fechado por camadas de silico...
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Este artigo destaca os métodos e protocolos para fabricar um sistema eletrônico conforme, semelhante à pele, que permite a laminação isolante perto dos tecidos da ferida, que oferece medição quantitativa da temperatura da pele e mapeamento da condutividade térmica na pele.
As principais características incluem a utilização de novas técnicas de impressão por transferência de materiais e integração de materiais duros e macios para projetar e desenvolver o dispositivo eletrônico flexível / elást...
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Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.
Este trabalho foi apoiado pelo financiamento de arranque da Escola de Engenharia, Virginia Commonwealth University e alguns dispositivos eletrônicos foram preparados nas instalações de microfabricação na Virginia Wright Microelectronics Center. Nós reconhecemos os pesquisadores que fizeram contribuições para o dispositivo e os dados clínicos (Figuras 3 e 5 do presente documento), adquirida a partir do artigo publicado 10. W.-HY graças Yoshiaki Hattori para o, software de gravação de dados feito sob medida.
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Wafer de silício de 3 | University Wafer, EUA | Use como suporte para fabricar o dispositivo | |
| Acetona | Fisher Scientific, EUA | A18-1 | Use para limpar um wafer e remover fotorresistente |
| Isopropanol (IPA) | Fisher Scientific, EUA | A459-1 | Use para limpar um wafer |
| AZ4620 fotorresistente | AZ Materiais Eletrônicos, EUA | Use para fazer padrões em metais e polímeros | |
| AZ400K revelador | AZ Materiais Eletrônicos, EUA | Use para desenvolver AZ4620 fotorresistente | |
| Cromo gravante | Transeno, EUA | 1020AC | Use para gravar a camada Cr do dispositivo Corrosão de |
| cobre | Transeno, EUA | ASP-100 | Use para gravar a camada de do dispositivo |
| Sylgard 184 Kit de Elastômero de Silicone (PDMS) | Dow Corning, EUA | 39100000 | Use como substrato para recuperação 'seca' |
| PI2545 poliimida | HD MicroSystem, EUA | Use para encapsular a camada de metal | |
| Solaris | Smooth-On, EUA | Use como substrato e para encapsular dispositivo | |
| Petridish | Carolina, EUA | 741255 | Use como molde para fazer substrato |
| Fita de solda por onda solúvel em água 5414 | 3M, EUA | AM000000217 | Use para recuperar o dispositivo da camada PDMS |
| Fluxo de aço inoxidável líquido de alta atividade | Worthington, EUA | 331929 | Use para remover a camada de oxidação no |
| cabo flexível de microfilme | de Elform, EUA | Use para fazer a conexão elétrica entre o dispositivo eletrônico e o sistema de aquisição de dados | |
| pH Neutral Cleaner | Australian Gold, USA | Use como solução desinfetante para limpar o dispositivo em testes clínicos | |
| Solda | Kester, EUA | 24-6337-9703 | Use como material para soldar fios rígidos |
| Lâmpada ultravioleta | Cole-Parmer, EUA | 97600-00 | Use para ativar a camada PDMS como superfície hidrofílica |
| Multiplexador | FixYourBoard, EUA | U802 | Use para adquirir medições de seis componentes de detecção |
| Fonte de corrente CC/CA | Keithley, EUA | 6221 | Use para fornecer corrente |
| SMD Estação digital de retrabalho de ar quente | Aoyue, China | 968A+ | Use para soldar fios rígidos, para conectar eletricamente entre o dispositivo e instrumentos externos |
| Câmera infravermelha | FLIR, EUA | 435-0001-01-00 | Use para tirar imagens infravermelhas em experimentos |
| Multímetro digital | Fluke, EUA | 117 | Use para verificar a conexão elétrica |
| Amplificador de bloqueio | Stanford Research System, EUA | SR830 | Use para realizar a medição de sonda de quatro pontos |
| Evaporador de feixe de elétrons | Escala 9 Produtos de vácuo, EUA | Use para depositar filmes finos (e SiO2) |
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