Результаты испытаний вошли в статью, которая была выбрана на обложку журнала ACS Sensors (Q1; IF:8,9). Проект реализуется при поддержке программы Минобрнауки «Приоритет-2030».
Измерение биопотенциалов позволяет мониторить жизненно важные показатели. При этом электроды, позволяющие регистрировать электрическую активность сердца, мышц, мозга и другие сигналы человеческого тела, могут применяться не более 72 часов. Ограничения связаны, в первую очередь, с локальным раздражением в области крепления электрода, которое вызывает воздействие как материалов электрода, так и клеящее вещество.
Ранее научная группа TERS-Тeam Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ предложила новый подход к получению биоэлектродов для умной одежды на основе графен-полимерных композитов, предназначенных для длительного мониторинга. Ученые подобрали оптимальные параметры лазерной обработки оксида графена в многослойной структуре с тонкой, около 100 микрометров, пленкой полиэтилентерефталата на текстильной подложке. Это позволило добиться высокой электропроводности и достаточной механической стабильности композита, которые делают электроды устойчивыми к стирке. Важно, что электроды изготавливаются на коммерчески доступном текстиле. Главная особенность электродов в том, что они являются «сухими», то есть могут работать без гелевого интерфейса, обеспечивающего контакт с кожей.
На новом этапе проекта была проведена оценка биосовместимости разработанных политехниками электродов. Специалисты Сибирского государственного медицинского университета в ходе исследования на кроликах изучали воспалительную реакцию кожи в сравнении с распространенными хлорсеребряными электродами (Ag/AgCl). Были показаны существенно меньшие признаки воспаления при 12-тидневном использовании электродов на основе оксида графена.
Кроме того, ученые Томского политеха оптимизировали электрохимические свойства биоэлектродов.
«В ходе исследования было обнаружено важное свойство: наши датчики, изготовленные при определенных параметрах, практически не поляризуются в отличие от аналогов, созданных на основе металлов. Поляризация — процесс скапливания неравновесного заряда, который вносит помехи в измерения. Наши электроды не превышают допустимых значений уровня поляризации за счет того, что ионы не могут проникать в структуру графена и накапливаться в межслойном пространстве. Этот блокирующий механизм обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики материала и соответствие стандартам характеристик и требованиям к электродам для проведения ЭКГ,» — комментирует профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Евгения Шеремет.