زیست حسگرهای پوستی مبتنی بر گرافن تتویی

در مقالات پیشین Nanowerk Spotlight، در مورد حسگرهای مختلفی گزارش تهیه شده بود که در آن‌ها به کارهای محققانی اشاره شد که موفق به ساخت یک تتو زیست حسگر گرافنی بر روی دندان‌ها شده بودند که عملکرد باکتری‌ها را بررسی می‌کرد و یا الکترودهای گرافنی که برای الکتروفیزیولوژی و تصویربرداری عصبی به طور همزمان استفاده می‌شد. در مقالات دیگری نیز به الکترودهای گرافنی شفاف برای تصویربرداری از داخل بدن و همچنین دستگاه‌های بیولوژیکی پوششی برای نمایش و کاهش قند خون،‌ پرداخته شده بود.

در این کاربرد و کاربردهای مشابه دیگر، ضخامت کل حسگرهای پایه گرافنی ده‌ها و صدها میکرومتر است که برای تطابق کامل با پوست، مشابه یک تتوی واقعی و عمل کردن به مانند یک پوشش الکترونیکی بسیار بزرگ است. علاوه بر این، تا زمانیکه زیست حسگرهای گرافنی ذکر شده توسط فوتولیتوگرافی طراحی می‌شوند، روند پرهزینه و وقت‌گیری را طی خواهند کرد.

در این کار نوآورانه که به سرپرستی پروفسور دجی آکینواند^[1] و پروفسور نانشو لو^[2] انجام شد، محققان یک حسگر الکترونیکی کشسان و شفاف مبتنی بر گرافن(GET) را توسعه دادند که تنها صدها نانومتر ضخامت دارد اما عملکرد الکتریکی و مکانیکی بالایی از خود نشان می‌دهد.

پروفسور لو به ما می‌گوید: ما نشان دادیم که یک حسگر الکترونیکی گرافنی می‌تواند از طریق یک فرآیند ساده انتقال مرطوب / الگوبرداری خشک^[3]، به طور مستقیم بر روی کاغذ تتو ایجاد می‌شود و این امکان را دارد که همچون تتویی موقتی بر روی پوست انسان منتقل شود، با این تفاوت که این یک حسگر شفاف است. به دلیل نازک بودن بسیار، این حسگر می‌تواند تنها از طریق برهمکنش‌های وان‌دروالسی با مورفولوژی میکروسکوپی پوست انسان کاملا تطابق داشته باشد و همچنین می‌تواند تغییر شکل دلخواه خود را بدون نقص مکانیکی و یا جدا شدن از سطح پوست، حفظ کند.

همچون الکترودهای خشک دیگر، مقاومت سطح تماس گرافن با پوست از مقاومت سطحی الکترودهای ژلی با پوست کمتر است که این امر باعث می‌شود نسبت سیگنال به نویز بالایی داشته باشد. با این حال، روش انتقال مرطوب / الگوبرداری خشکی که محققان ایجاد کرده‌اند می‌تواند با عث ایجاد حداقل آلودگی شیمیایی بر روی سطح گرافن شده و در نهایت منجر به سطح تماس تمیز بین گرافن و پوست می‌شود.

علاوه بر اندازه‌گیری‌های الکتروفیزیولوژی، حسگرهای الکترونیکی گرافنی ساخته شده این تیم می‌تواند دمای پوست و میزان تبخیر آب از سطح آن را نیز اندازه بگیرد. این نوع از تتوهای الکترونیکی بسیار نازک گرافن، دارای کاربردهای بالقوه در نظارت بر سلامتی و تناسب اندام، توان‌بخشی، مراقبت از نوزاد، تمرینات ورزشی و غیره است.

به مرور زمان محققان در تلاشند تا تتوهای الکترونیکی گرافنی خود را فعال کنند. به این معنا که بتوانند ابزارهای الکترونیکی مانند دیودها و ترانزیستورها را با استفاده از مواد دوبعدی بر روی این تتو پیاده سازی نمایند.

[1] Deji Akinwande

[2] Nanshu Lu

[3] Wet-transfer / dry-patterning