حسگر تناسب اندام وقتی به حداکثر توانایی خود برسید، هشدار میدهد
- لینک مفید:پیشرفت نانوالیاف در لباس های ورزشی
- بیشتر بدانید:توسعه حسگر پوشیدنی با الهام از اختاپوس
- بیشتر بخوانید:توسعه فناوری جدید برای اندازهگیری دمای بدن با دوربین گوشی هوشمند
حسگر تناسب اندام وقتی به حداکثر توانایی خود برسید، هشدار میدهد
نانومواد فوق نازک، که به عنوان MXenes شناخته میشوند، آمادهاند تا با تجزیه و تحلیل عرق، نظارت بر سلامت فرد را آسانتر کنند.
در حالی که MXenes ماهیت دوبعدی مشابهی با گرافن دارند، از فلزات غیرسمی مانند تیتانیوم در ترکیب با اتمهای کربن یا نیتروژن تشکیل شدهاند.
MXenes با رسانایی طبیعی بالا و بارهای سطحی قوی، کاندیداهای جذابی برای حسگرهای زیستی هستند که میتوانند تغییرات کوچک در غلظتهای شیمیایی را تشخیص دهند.
در سال ۲۰۱۹، گروه حسام الشریف یک الکترود کامپوزیت MXene را توسعه دادند که آن را در یک حسگر بازوبند پوشیدنی محصور کردند.
این دستگاه که دارای طراحی مدولار بود و از درجهای MXene پر از آنزیمهای مناسب استفاده میکرد، میتوانست عرق را جذب کند و چندین آنالیت(گونه شیمیایی) را در عرق انسان، از جمله گلوکز و اسید لاکتیک، تشخیص دهد.
الشریف و همکارانش، با همکاری تیم تحقیقاتی ساهیکا اینال، اخیراً سعی کردند ورقهای MXene را با هیدروژلها پلیمرهای پر از آب که با بافت انسان سازگار هستند زیرا قادر به کشش هستند، ترکیب کنند.
نکته جالب توجه این بود که تیم تحقیقاتی دریافت که سطوح بالای یونهای متحرک در هیدروژل، حساسیت شدیدی به فشار مکانیکی ایجاد شده در حین ورزش ایجاد میکند.
الشریف توضیح میدهد: «در ابتدا ورقهای MXene بهطور تصادفی در داخل هیدروژل قرار میگیرند، اما زمانی که به آنها فشار وارد میکنید، ورقهها بیشتر به صورت افقی قرار میگیرند.
از آنجایی که MXen ها دارای غلظت بالایی از بارهای منفی بر روی سطوح خود هستند، آرایش افقی به شدت بر حرکات یونی درون هیدروژل تأثیر میگذارد و بنابراین ما میتوانیم سطوح مختلف تغییر فشار را اندازه گیری کنیم.
نمونه اولیه حسگر پوشیدنی، که با ترکیب جدید MXene-hydrogel ساخته شده بود، قادر به ردیابی حرکت عضلات با تولید الگوهای مقاومت الکتریکی متمایز با افزایش استرس مکانیکی بود.
این الگوها به نوبه خود هنگامی که حسگر در معرض یون های اضافی به شکل محلول های اسیدی یا بازی قرار گرفت، بلافاصله تغییر کردند.
این امر باعث شد تیم کاست متوجه شود که دستگاه آنها میتواند برای مرتبط کردن تغییرات pH در عرق با تجمع اسید ناشی از خستگی در سلولهای عضلانی مورد استفاده قرار گیرد.
کانگ لی، دانشجوی فوق دکترای سابق KAUST و نویسنده اصلی این مطالعه، میگوید: «وقتی ورزش میکنیم و عضلاتمان خسته میشوند، حسگر محیط شیمیایی جدید را میبیند و منحنیهای مقاومت الکتریکی متفاوتی در برابر استرس تولید میکند.»
«با مقایسه این منحنیها با منحنیهای مرجع برای یک حسگر مشخص، میتوانیم pH عرق و میزان خستگی عضله را تعیین کنیم.»
با اتصال بلوتوث به دستگاههای دیجیتال مجاور، حسگر مبتنی بر MXene میتواند برای ورزشکارانی که به دنبال اندازهگیری عملکرد در زمان واقعی هستند، پس از بهینهسازی فناوری، ارزشمند باشد.
الشریف میگوید: «جدیترین چالش، پایداری بلندمدت حسگر است، بنابراین ما در آزمایشهای آینده به دنبال تغییر ترکیبات و طرحها هستیم.»
تاریخ:1405/3/17
مهسا نعمتی
