محققان مدرسه مهندسی دانشگاه تافتس جوهرهای بر پایه مواد اولیه زیستی تولید کرده اند که قادر است به مواد شیمیایی آزاد شده از بدن واکنش نشان دهد و کمیت آن ها را تعیین کند.
ترجمه: آزاده موحد
به گزارش سرویس اطلاع‌رسانی نساجی امروز ، استفاده از ابزار حسگر پوشیدنی برای بررسی عملکرد و سلامت انسان توجهات زیادی را به خود جلب کرده است. بسیاری از این حسگرها با به کارگیری ابزار الکترونیکی در تکه های پارچه، مچ بند و غیره که اطلاعات فیزیولوژیکی نظیر ضربان قلب یا گلوکز خون را به صورت موضعی یا کلی بررسی می کنند، ابداع شده اند.
تیم تحقیقاتی دانشگاه تافتس رویکرد متفاوت و مکملی را پیش گرفته اند که بر پایه ابزار الکترونیکی نیست بلکه بر اساس تشخیص رنگ سنجی تعداد زیادی از آنالیت ها و استفاده از لباس هایی که می تواند مناطق بسیار وسیعی را پوشش دهد-از یک تکه گرفته تا کل بدن-عمل می کند.
تیم تحقیقاتی برای این کار جوهرهایی را بر پایه مواد اولیه زیستی تولید کرده است که می توانند به مواد شیمیایی آزاد شده از بدن(برای مثال در عرق بدن) یا محیط اطراف با تغییر رنگ خود پاسخ دهند و کمیت آن را تعیین کنند. این جوهرها را می توان با چاپ اسکرین بر روی منسوجات مانند لباس، کفش و یا حتی ماسک های صورت به صورت الگوهای پیچیده و با رزولوشن بالا به کار گرفت. پیشرفت صورت گرفته در عرصه حسگرهای پوشیدنی می تواند به طور هم زمان طیف گسترده ای از شرایط بیولوژیکی، ملکول ها و پاتوژن های سطح بدن را با استفاده از لباس ها و یونیفرم های متداول شناسایی و کمیت آن ها را تعیین کند.
به کارگیری جوهرهای زیستی جدید به روش بسیار رایج چاپ اسکرین بر روی منسوجات فرصت های نوید بخشی را برای تولید انبوه پارچه های نرم و پوشیدنی متشکل از تعداد زیادی از حسگرها فراهم می کند. به گزارش سرویس اطلاع‌رسانی نساجی امروز ، از این پارچه ها می توان در لباس های کار، لباس های ورزشی و یا حتی بر روی مبلمان و سازه های معماری استفاده کرد.
جوهرهای بر پایه ابریشم که به صورت بیولوژیکی فعال شده اند باعث ایجاد خاصیت حسگری در منسوجات می شوند. با استفاده از ملکول های گزارشگر نظیر شاخص های حساس به PH و یا آنزیم هایی نظیر لاکتات اکسیداز برای نشان دادن سطح لاکتات در عرق بدن می توان ابریشم قابل حل در فرمولاسیون این جوهرها را اصلاح کرد. شاخص های حساس به PH می تواند نشان دهنده سلامت پوست یا از دست رفتن آب بدن باشد و آنزیم لاکتات اکسیداز نیز می تواند سطح خستگی فرد را مشخص کند. با توجه به تنوع پروتئین فیبرونین ابریشم و اصلاح آن با ملکول های فعال نظیر آنتی بادی ها، آنزیم ها و رنگزاهای حساس به مواد شیمیایی می توان مشتقات زیادی از این جوهرها را تولید کرد. با وجود آن که ملکول های گزارشگر به خودی خود ناپایدارند اما زمانی که در فرمولاسیون جوهر در فیبرونین ابریشم قرار می گیرند خاصیت خودپایداری پیدا می کنند.
برای استفاده از روش چاپ اسکرین از غلظت دهنده(سدیم آلجینات) و روان کننده(گلیسیرین) در فرمولاسیون جوهرها استفاده می شود. این جوهرهای زیستی مانند هر جوهر دیگری که مخصوص چاپ اسکرین می باشد قابل استفاده هستند و بنابراین نه تنها بر روی پارچه بلکه هر سطح دیگری نظیر چوب، پلاستیک و کاغذ قابل چاپ می باشند و می توان با این روش طرح هایی از صدها میکرون تا ده ها متر ایجاد کرد.
در حالی که تغییر رنگ ایجاد شده توسط جوهر می تواند نشانه ای بصری از حضور یا عدم حضور آنالیت باشد، با تجزیه و تحلیل تصاویر حاصل از اسکن لباس یا سایر مواد اولیه توسط دوربین می توان اطلاعات دقیق تری جمع آوری کرد.
تیم تحقیقاتی پیش از این نیز با استفاده از فناوی فوق، جوهرهای زیست فعال بر پایه ابریشم برای استفاده در چاپ جوهرافشان تولید کرده بودند تا بتوانند پتری دیش(از ظروف آزمایشگاهی برای کشت سلول)، سنسور کاغذی و دستکش های آزمایشگاهی برای تشخیص آلودگی باکتریایی از روی تغییر رنگ تولید کنند.
روش چاپ اسکرین درست مانند این است که آرایشی بزرگ و چندتایی از سنسورها سطح وسیعی از بدن را پوشش دهد؛ چه به صورت لباس پوشیده شود و چه به صورت سطوح بزرگ در فضاهای داخلی اتاق باشد.
با استفاده از این روش در کنار آنالیز تصویر می توان یک نقشه با رزولوشن بالا از واکنش های رنگی در یک سطح بزرگ به دست آورد و درک بهتری از شرایط محیطی و فیزیولوژیکی داشت. این شیوه به صورت تئوری برای پیگیری کیفیت هوا یا نظارت بر محیط زیست از نظر بیماری های مسری نیز قابل استفاده است.
استفاده از تکنیک های متداول چاپ در این روش باعث پیدایش کاربردهای خلاقانه برای آن می شود. برای مثال لیا موگاس سولدویلا-آرشیتکت و فارغ التحصیل از دانشگاه تافتس-پرده های نگارینی را خلق کرده و آن ها را در موزه های ایالات متحده آمریکا و اروپا به نمایش گذاشته است. به گزارش سرویس اطلاع‌رسانی نساجی امروز ، نقش های موجود بر روی پرده با هم در ارتباط هستند؛ بازدیدکنندگان می توانند مواد شیمیایی مختلف و غیر سمی را بر روی پارچه اسپری و جابجا شدن طرح های مختلف با هم را نظاره کنند.
این یک مثال عالی از تعامل هنر و مهندسی و الهام بخشی آن ها بر یکدیگر است. جوهرهای مهندسی شده بعد جدیدی از پرده ها و سطوح تعاملی و واکنشی را ایجاد کرده اند ضمن این که هنر 1000 ساله چاپ اسکرین بنیان حسگرهای پوشیدنی مدرن با رزولوشن بالا را پایه ریزی کرده است.