Dankzij een recente ontwikkeling aan de Tufts University School of Engineering kunnen we binnenkort wellicht kleding dragen die van kleur kan veranderen als gevolg van chemische stoffen die uit ons lichaam vrijkomen of in de lucht worden gedetecteerd.
Bioactieve inkten in dienst van de gezondheid.
Biomateriaal-gebaseerde inkten kunnen worden gezeefdrukt op textiel zoals kleding, schoeisel of zelfs gezichtsmaskers in complexe, hoge resolutie patronen, die een gedetailleerde kaart van de menselijke reactie of blootstelling bieden.
Vooruitgang in de kledingdetectie zou het mogelijk kunnen maken een breed scala aan biologische factoren, moleculen en mogelijk ziekteverwekkers tegelijkertijd te detecteren en te kwantificeren op het lichaamsoppervlak met behulp van conventionele kleding.
Stoffen die geschikt zijn voor kleding.
Het gebruik van nieuwe bioactieve inkten met de zeer gangbare methode van zeefdruk opent veelbelovende perspectieven voor de massaproductie van zachte, draagbare stoffen met een groot aantal sensoren die kunnen worden toegepast om een breed scala van aandoeningen te detecteren, » zei Professor Fiorenzo Omenetto, auteur van de studie.
Stoffen zijn te vinden in werkplekuniformen, sportkleding, of zelfs op meubels en architectonische constructies ». Kledingdetectietoestellen hebben veel belangstelling gewekt voor het monitoren van de menselijke prestaties en gezondheid. Veel van deze apparaten zijn uitgevonden door de integratie van elektronica in patches, polsbandjes en andere draagbare configuraties die gelokaliseerde of globale fysiologische informatie zoals de hartslag of de bloedglucosespiegels monitoren.
Zijde als basis van de inkt.
Het onderzoek van het Tufts team heeft een andere en complementaire aanpak: niet-elektronische colorimetrische detectie van een theoretisch zeer groot aantal stoffen met behulp van detectiekleding die kan worden verdeeld over zeer grote gebieden: van een patch naar het hele lichaam en daarbuiten.
Het onderzoek van het Tufts team heeft een andere en complementaire aanpak: niet-elektronische colorimetrische detectie van een theoretisch zeer groot aantal stoffen met behulp van detectiekleding die kan worden verdeeld over zeer grote gebieden: van een patch naar het hele lichaam en daarbuiten.
De componenten die sensorkleding mogelijk maken zijn biologisch geactiveerde inkten op basis van zijde. Het oplosbare zijdesubstraat in deze inktformuleringen kan worden gewijzigd door verschillende « indicator »-moleculen, zoals pH-gevoelige indicatoren of enzymen zoals lactaatoxidase, op te nemen om het lactaatgehalte in het zweet aan te geven. De eerste zou een indicator kunnen zijn voor de gezondheid van de huid of uitdroging, terwijl de tweede zou kunnen wijzen op niveaus van vermoeidheid van de drager.
Organische en zeefdrukbare inkten.
De veelzijdigheid van zijdeproteïne kan worden benut voor het creëren van andere inktderivaten door deze te modificeren met actieve moleculen zoals chemisch gevoelige kleurstoffen, enzymen, antilichamen en andere. Hoewel de kleurstofmoleculen op zichzelf onstabiel kunnen zijn, kunnen ze stabiel worden wanneer ze in de zijdefibrillator in de inktformulering worden opgenomen.
De inkten zijn geformuleerd voor zeefdruktoepassingen door ze te combineren met een verdikkingsmiddel (natriumalginaat) en een weekmaker (glycerol). Zeefdrukbare bio-inkten kunnen worden gebruikt zoals elke inkt die is ontwikkeld voor zeefdruk, en kunnen daarom niet alleen worden toegepast op kleding, maar ook op verschillende oppervlakken zoals hout, plastic en papier om patronen te genereren, variërend van honderden microns tot tientallen meters.
Er zijn veel toepassingsmogelijkheden voor dit product.
Deze technologie bouwt voort op eerder werk van dezelfde onderzoekers die bioactieve zijde-inkten hebben ontwikkeld die zijn geformuleerd voor inkjetdruk om petrischaaltjes, papiersensoren en laboratoriumhandschoenen te maken die op bacteriële besmetting kunnen wijzen door van kleur te veranderen.
De zeefdrukbenadering biedt het equivalent van een groot aantal sensoren die grote delen van het lichaam bedekken, als ze worden gedragen als een kledingstuk, of zelfs over grote delen zoals de binnenkant van een kamer, » zei Giusy Matzeu, een assistent-onderzoeksprofessor in biomedische techniek op de school en eerste auteur van de krant. « Gekoppeld aan beeldanalyse kunnen we een hoge-resolutie kaart van kleurreacties over een groot gebied verkrijgen en een beter beeld krijgen van de algemene fysiologische of milieutoestand. In theorie zouden we deze methode kunnen uitbreiden om de luchtkwaliteit te monitoren, of om de milieumonitoring voor de epidemiologie te ondersteunen ».
Interactieve exposities maken het mogelijk om deze nieuwe stoffen te testen.
Het feit dat de methode gebruik maakt van gangbare druktechnieken opent ook mogelijkheden voor creatieve toepassingen, wat werd onderzocht door Laia Mogas-Soldevila, architect en recentelijk gepromoveerd aan Tufts in het Omenetto SilkLab. Ze heeft bijgedragen aan de creatie van prachtige wandtapijten, die worden tentoongesteld in musea in de Verenigde Staten en Europa.
De expositiestukken zijn interactief, waardoor bezoekers verschillende niet-giftige chemicaliën op de stof kunnen spuiten en de transformatie van de patronen kunnen observeren. « Dit is echt een mooi voorbeeld van hoe kunst en techniek elkaar kunnen verrijken en inspireren », aldus de architect. « Technische inkten geven een nieuwe dimensie aan tapijten en interactieve en reactieve oppervlakken, terwijl de eeuwenoude zeefdrukkunst een goede basis heeft gelegd voor de behoefte aan een modern, hoge-resolutie en draagbaar gevoelig oppervlak »