Un plasture medical inovator care se fixează eficient, dar se detașează ușor
Cei mai mulți oameni își amintesc de înțepătura ascuțită la îndepărtarea unui plasture de pe genunchi. Pentru persoanele cu piele fragilă, însă, acest moment poate însemna mai mult decât un disconfort temporar.
La nou-născuți, vârstnici și pacienți grav bolnavi, atașarea și îndepărtarea repetată a adezivilor medicali pot provoca iritații, daune epidermice și chiar exfolierea pielii.
O echipă de cercetare condusă de profesorii Jin-Tae Kim și Seok Kim din cadrul Departamentului de Inginerie Mecanică de la POSTECH, împreună cu studenții integrați MS-PhD Uhyeon Kim și Hyein Jung, și profesorul Chang-Hee Son de la Texas Tech University, a dezvoltat un plasture medical adeziv care se fixează sigur în timpul utilizării, dar poate fi îndepărtat cu un efort considerabil redus atunci când este necesar. Această cercetare a fost realizată în colaborare cu profesorul John A. Rogers de la Northwestern University și a fost publicată online în Nature Communications.
Dispozitivele de monitorizare medicală montate pe piele, inclusiv senzori care măsoară activitatea cardiac, respirația și mișcarea, trebuie să rămână atașate stabil de corp pentru a obține semnale fiziologice fiabile. Adezivii medicali convenționali au fost, prin urmare, proiectați în principal pentru a maximiza aderența. Problema apare în timpul îndepărtării. Aderența puternică poate genera forțe mari de peeling și concentrații de stres la suprafața pielii, ceea ce poate duce la leziuni ale pielii cauzate de adezivul medical (MARSI), în special la pacienții cu piele vulnerabilă sau care este contactată repetat.
Echipa de cercetare a abordat această problemă utilizând un polimer cu memorie de formă (SMP), un material care poate recupera o formă programată atunci când este expus la o temperatură specifică. Suprafața plasturelui adeziv a fost proiectată cu o serie de structuri piramidale. În starea latentă, aceste piramide sunt aplatizate, permițând adezivului să facă contact extins cu pielea și să mențină o atașare stabilă. La încălzirea ușoară peste temperatura de tranziție a sticlei, piramidele își recuperează geometria originală. Această recuperare reduce zona de contact eficace la interfața piele-adeziv, creând goluri interfaciale și permițând plasturelui să se detașeze cu un efort considerabil mai mic.
Rezultatele experimentale au arătat că activarea termică a redus energia de aderență cu până la aproximativ 99%, în timp ce adezivul a menținut o atașare stabilă în timpul utilizării. Folosind corelația digitală a imaginilor 3D (3D-DIC), echipa a vizualizat deformația de sub suprafața pielii în timpul detașării. Comparativ cu starea latentă, adezivul SMP activat a redus semnificativ forța de peeling și a suprimat deformația subcutanată a pielii atât în cazul unui model de piele, cât și al pielii umane.
Pentru a îmbunătăți purtabilitatea pe regiunile corpului curbe, echipa a introdus suplimentar o structură inspirată de kirigami în adeziv. Acest design a îmbunătățit conformabilitatea mecanică pe zonele curbe, cum ar fi articulațiile, și a facilitat transportul umidității prin stratul adeziv. Adezivul a fost, de asemenea, integrat cu dispozitive de detecție mechano-acustică wireless, demonstrând o achiziție stabilă a biosignalelor în timpul atașării normale și a detașării controlate după activarea termică.
Această tehnologie poate fi deosebit de utilă în mediile clinice unde senzorii trebuie să fie atașați și îndepărtați repetat, cum ar fi unitățile de terapie intensivă neonatală, secțiile de geriatrie și monitorizarea pe termen lung a pacienților. Prin reducerea încărcării mecanice în timpul îndepărtării, adezivul ar putea ajuta la diminuarea riscului de iritație și leziuni ale pielii, păstrând totodată performanța fiabilă a dispozitivului.
Acest studiu este semnificativ deoarece controlează forțele mecanice la interfața piele-dispozitiv, mai degrabă decât să schimbe pur și simplu materialul adeziv. Prin combinarea unei atașări stabile cu o îndepărtare cu forță redusă, platforma oferă o cale practică către dispozitive biomedicale mai sigure, interfațate cu pielea.
Profesorul Seok Kim a explicat: „Ceea ce diferențiază acest lucru de tehnologiile existente de adezivi medicali este că acestea comută activ proprietățile adezive prin utilizarea microstructurii polimerilor cu memorie de formă, permițându-le să adere ferm în timpul utilizării și să fie ușor îndepărtate atunci când este necesar.”
Profesorul Chang-Hee Son a adăugat: „Pentru că această abordare permite atât aderență fiabilă, cât și detașare blândă, poate fi extinsă către o clasă mai largă de tehnologii în care aderența trebuie să fie controlată activ la cerere.”
