Apskatiet, kā uz ādas balstītas, valkājamas nanoierīces ar visprogresīvāko nanotehnoloģiju radīs revolūciju veselības aprūpē. Atklājiet reāllaika uzraudzības un personalizētas ārstēšanas nākotni!
Caur aizkariem spīd rīta saule. Jūs paņemat viedtālruni, lai pārbaudītu laiku, un atveriet lietotni “Veselība”. Jūs pārbaudāt cukura līmeni asinīs, asinsspiedienu, pulsu un pārbaudāt zāles. Šī rutīna ir iespējama, pateicoties jaunākajiem tehnoloģiju sasniegumiem. Konkrēti, uz ādas lipīgo valkājamo nanoierīču komercializācija drīzumā varētu padarīt mūsu rīta rutīnu daudz ērtāku un efektīvāku. Valkājamas ierīces, kas var tvert un saglabāt biometrisko informāciju, var savienot ar viedtālruni vai datoru, lai reāllaikā uzraudzītu un pārvaldītu jūsu veselību. Inženierzinātņu sasniegumi šo tehnoloģiju no filmām ienes reālajā pasaulē mūsu acu priekšā.
Valkājamas ierīces ir kas vairāk nekā tikai elektroniskas ierīces, kuras var nēsāt, tās ir ierīces, kas ir cieši piestiprinātas lietotāja ķermenim un sazinās ar to. Valkājamo ierīču pētījumi sākās Amerikas Savienotajās Valstīs 1960. gadsimta 1990. gados, un, XNUMX. gados nopietni aizsākot industrializāciju, medicīniskiem nolūkiem paredzētu ierīču izstrādes tehnoloģija strauji attīstījās. Pēdējos gados ir bijuši dažādi veidi, kā tos valkāt. Tajos ietilpst aksesuāri, apģērbā integrēti, uz ādas piestiprināti un bioloģiski implantēti. Patlaban komercializācijas stadiju nav sasniegušas daudzas no tām, taču, ņemot vērā to medicīnisko pielietojumu, uz ādas piestiprinātās valkājamas nanoierīces ir tās, kuras ir jākomerciāli visvairāk nepieciešams. Valkājamas nanoierīces, kas izgatavotas, apvienojot nanotehnoloģiju un pusvadītāju procesus, var piestiprināt pie ādas tikpat viegli kā uzlīmi, kam ir lielas priekšrocības biometriskās informācijas vākšanā un izmantošanā, un tam ir ievērojams pielietojums medicīnā.
Ādai lipīgas valkājamas nanoierīces ir izstrādātas tikai dažus gadus. Nesens piemērs ir 2014. gada pētījums, kurā tika izstrādāts plāksteris, kas var diagnosticēt un ārstēt kustību traucējumus, piemēram, Parkinsona slimību. Šis pētījums palīdzēs mums saprast, kā tiek izgatavotas un pielietotas uz ādas lipīgas valkājamas nanoierīces. Ir četri galvenie elementi, kas nepieciešami, lai izstrādātu uz ādas lipīgas valkājamas nanoierīces: materiāli, kas piemēroti piestiprināšanai pie ādas, sensori kustību traucējumu noteikšanai, atmiņa, kas darbojas ar mazu jaudu, un sildītāji un zāļu ievadīšanas ierīces terapijai.
Pirmkārt, elastīga materiāla izstrāde, kas piemērots elastīgai ādai, ir vissvarīgākā daļa, izstrādājot ādai lipīgas nanoierīces. Lai gan parastajās elektroniskajās ierīcēs tiek izmantoti cieti substrāti, piemēram, silīcija vai stikla substrāti, ādas līmējošās ierīcēs tiek izmantotas nanoplēves un nanodaļiņas. Nanodaļiņas ir ļoti mazas daļiņas, kuru diametrs ir aptuveni 10–9 metri, un no nanodaļiņām izgatavotās plānās plēves ir ļoti plānas un vieglas. Sakārtojot shēmu atsperes veidā un pārnesot to uz plākstera, nanoierīce pielīp pie ādas un saglabā savu veiktspēju pat izstiepta vai saliekta.
Otrkārt, ir nepieciešams sensors, lai noteiktu kustību traucējumus. Šis sensors izmanto silīcija nanoplēves, kas izgatavotas, izmantojot lejupejošu metodi, lai lielākus materiālus padarītu mazākus. Šeit izmantotā silīcija nanoplēve ir vienkāršs nanovadu modelis, kas izmanto no augšas uz leju metodi, ko parasti izmanto parasto pusvadītāju ierīču izgatavošanai. Silīcija nanoplēvju pretestība mainās atkarībā no tām pieliktā ārējā spēka, un caur tām plūstošais strāvas daudzums ir apgriezti proporcionāls pretestībai. Šo raksturlielumu var izmantot, lai diagnosticētu kustību traucējumus, mērot patoloģiskas kustības.
Treškārt, lai saglabātu izmērītos slimības datus, ir nepieciešama nemainīga atmiņa. Tomēr lielas jaudas izmantošana plānā ielāpā, izmantojot nanoplēves, nav stabila, tāpēc arī atmiņai jādarbojas ar mazu jaudu. Šī daļa ir izgatavota, izmantojot titāna dioksīda nanoplēves, kas izgatavotas, izmantojot metodi no augšas uz leju, un zelta nanodaļiņas, kas izgatavotas, izmantojot metodi no apakšas uz augšu. Atmiņā starp diviem elektrodiem ir jābūt zelta nanodaļiņu slānim, lai saglabātu lādiņu, tāpēc ir ļoti svarīgi, lai zelta nanodaļiņas veidotos uz titāna dioksīda nanoplēves, lai saglabātu lādiņu. Kad ierīce atrodas nanomērogā, tikai dažu nanometru lieluma izmaiņas var būtiski mainīt tās īpašības, tāpēc ir nepieciešama precizitāte. Augšupējās metodes, atšķirībā no iepriekš aprakstītajām lejupejošām metodēm, rada nanomateriālus no neliela skaita molekulu, un tām ir atomu mēroga precizitāte salīdzinājumā ar lejupejošām metodēm.
Visbeidzot, ārstēšanai ir nepieciešams elektroniskais sildītājs un zāļu ievadīšanas ierīce. Kad sensors konstatē muskuļu kustības novirzes, tiek ieslēgts elektriskais sildītājs, lai paaugstinātu temperatūru. Kad temperatūra sasniedz noteiktu temperatūru, silīcija dioksīda nanodaļiņās uzkrātās zāles tiek ievadītas ādā vajadzīgajā daudzumā. Nelielais zāļu izmērs nanodaļiņās ļauj tai iekļūt ādā un novērst injekciju radītās sāpes, turklāt tas ir ļoti noderīgs risinājums, jo savlaicīga ārstēšana ir iespējama uzreiz pēc tam, kad sensors konstatē novirzi bez nepieciešamības apmeklēt slimnīcu un saņemt diagnozi no ārsta.
Tā kā mūsdienu cilvēki ir pakļauti dažādām pieaugušo slimībām un slimībām, uz ādas piestiprinātās valkājamas nanoierīces būs noderīga ierīce slimību profilaksei un veselības pārvaldībai, vienkārši piestiprinot tās pie ādas. Pirms dažām dienām Pamatzinātņu institūts paziņoja, ka ir izstrādājis "glikozes līmeņa plāksteri asinīs", kas var izmērīt un kontrolēt glikozes līmeni asinīs ar grafēna elektronisku apvalku, ko var piestiprināt pie ādas. Pēc sasnieguma 2014. gadā šis pētījums tika publicēts Nature Nanotechnology, pasaules prestižākajā žurnālā, un tika atzīts par tehnoloģiju, kas dos ieguldījumu veselības aprūpes elektronikas nozarē. Ar nepacietību gaidām, kādas novatoriskas valkājamas nanoierīces nākotnē tiks radītas, apvienojot nanotehnoloģiju un pusvadītājus.
Valkājamo nanoierīču nākotne ir neierobežota. Tos var izmantot dažādās jomās, tostarp veselības aprūpē, sportā, rehabilitācijā un izklaidē. Sportā sportistu fiziskā stāvokļa uzraudzība reāllaikā var palīdzēt viņiem maksimāli palielināt savu sniegumu, savukārt rehabilitācijā var detalizēti izsekot pacientu atveseļošanai, lai nodrošinātu efektīvāku ārstēšanu. Izklaidē tos var apvienot ar virtuālo realitāti (VR), lai nodrošinātu iespaidīgāku pieredzi. Kā redzat, valkājamām nanoierīcēm ir potenciāls bagātināt mūsu dzīvi.
Tomēr joprojām ir daudz problēmu, kas jārisina, pirms valkājamas nanoierīces var komercializēt un popularizēt. Pirmkārt, ir svarīgi uzlabot to stabilitāti un izturību. Tā kā ierīces tiks piestiprinātas pie ādas uz ilgu laiku, tām jābūt bez ādas kairinājuma un blakusparādībām, un tām jābūt pietiekami izturīgām, lai izturētu ikdienas darbības. Turklāt ir jāsamazina ražošanas izmaksas, lai tās būtu pieejamas lielākam skaitam cilvēku. Tas prasīs masveida ražošanas tehnikas attīstību un materiālu izmaksu samazināšanu.
Noslēgumā jāsaka, ka uz ādas līmējošām valkājamām nanoierīcēm būs svarīga loma nākotnes veselības aprūpes un medicīnas inovācijās. Šīs tehnoloģijas, kas var uzraudzīt un pārvaldīt biometrisko informāciju reāllaikā, ļaus novērst slimības, agrīnu diagnostiku un personalizētu ārstēšanu, ievērojami uzlabojot mūsu dzīves kvalitāti. Nanotehnoloģiju un pusvadītāju procesu attīstība mūs sagatavo veselīgākai un ērtākai nākotnei.
