印在可穿戴紡織品上的生物活性油墨可以繪制出整個(gè)身體表面的狀況

塔夫茨大學(xué)工程學(xué)院的研究人員開發(fā)了基于生物材料的墨水，通過改變顏色來響應(yīng)和量化從人體(如汗液和潛在的其他生物流體)或周圍環(huán)境中釋放的化學(xué)物質(zhì)。這種墨水可以以復(fù)雜的圖案和高分辨率的方式絲網(wǎng)印刷在衣服、鞋子、甚至面罩等紡織品上，提供人類反應(yīng)或暴露的詳細(xì)地圖。《Advanced  Materials》雜志報(bào)道的可穿戴傳感方面的進(jìn)展，可以利用傳統(tǒng)的服裝和制服，同時(shí)檢測(cè)和量化身體表面的各種生物條件、分子和可能的病原體。

"使用新型生物活性油墨與非常常見的絲網(wǎng)印刷方法為大規(guī)模生產(chǎn)具有大量傳感器的柔軟、可穿戴的織物提供了有希望的機(jī)會(huì)，這些傳感器可以應(yīng)用于檢測(cè)一系列條件，"通訊作者、塔夫茨工程學(xué)院Fiorenzo  Omenetto教授說。"這些織物最終可能會(huì)出現(xiàn)在工作場(chǎng)所的制服、運(yùn)動(dòng)服裝，甚至家具和建筑結(jié)構(gòu)上。"

可穿戴傳感設(shè)備在監(jiān)測(cè)人類表現(xiàn)和健康方面引起了相當(dāng)大的興趣。許多這樣的設(shè)備已經(jīng)被發(fā)明出來，在可穿戴貼片、腕帶和其他配置中加入電子元件，監(jiān)測(cè)局部或整體生理信息，如心率或血糖。塔夫茨團(tuán)隊(duì)的研究采用了一種不同的、互補(bǔ)的方法，使用傳感服裝對(duì)理論上非常多的分析物進(jìn)行非電子、比色檢測(cè)，這些服裝可以分布在非常大的區(qū)域：從一個(gè)貼片到整個(gè)身體，甚至更多。

使傳感衣服成為可能的成分是生物激活的絲基油墨。這些墨水配方中的可溶性絲基質(zhì)可以通過嵌入各種 "報(bào)告  "分子進(jìn)行修飾，如pH敏感指標(biāo)，或像乳酸氧化酶這樣的酶來指示汗液中的乳酸水平。前者可以是皮膚健康或脫水的指標(biāo)，而后者可以指示穿著者的疲勞程度。由于絲纖維素蛋白的多功能性，可以通過用化學(xué)敏感的染料、酶、抗體等活性分子對(duì)其進(jìn)行修飾，創(chuàng)造出許多其他的墨水衍生物。雖然報(bào)告分子本身可能是不穩(wěn)定的，但當(dāng)它們嵌入墨水配方中的絲纖維素內(nèi)時(shí)，它們可以變得穩(wěn)定。

該油墨是通過與增稠劑(海藻酸鈉)和增塑劑(甘油)相結(jié)合，為絲網(wǎng)印刷應(yīng)用而配制的。絲網(wǎng)印刷生物墨水可以像任何為絲網(wǎng)印刷而開發(fā)的墨水一樣使用，因此不僅可以應(yīng)用在衣服上，還可以應(yīng)用在各種表面，如木材、塑料和紙張上，以產(chǎn)生從數(shù)百微米到數(shù)十米的圖案。雖然油墨所呈現(xiàn)的顏色變化可以為分析物的存在與否提供視覺線索，但使用相機(jī)成像分析掃描服裝或其他材料可以收集到更精確的數(shù)量和高分辨率、亞毫米圖譜信息。

該技術(shù)建立在同一研究人員早先的工作基礎(chǔ)上，開發(fā)了為噴墨打印配制的生物活性絲墨，以創(chuàng)建培養(yǎng)皿、紙傳感器和實(shí)驗(yàn)室手套，可以通過改變顏色來指示細(xì)菌污染。

"絲網(wǎng)印刷的方法提供了相當(dāng)于擁有一個(gè)大型的、多路的傳感器排列，覆蓋了身體的廣泛區(qū)域，如果作為服裝穿戴，甚至是在大的表面，如房間內(nèi)部，"塔夫茨工程學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程研究助理教授和論文的第一作者Giusy  Matzeu說。"結(jié)合圖像分析，我們可以獲得大面積的高分辨率顏色反應(yīng)圖，并對(duì)整體生理或環(huán)境狀態(tài)有更深入的了解。理論上，我們可以將這種方法擴(kuò)展到跟蹤空氣質(zhì)量，或支持流行病學(xué)的環(huán)境監(jiān)測(cè)。"

事實(shí)上，這種方法使用的是普通的印刷技術(shù)，也為創(chuàng)造性的應(yīng)用開辟了途徑，這一點(diǎn)由最近在塔夫茨大學(xué)博士畢業(yè)的Laia  Mogas-Soldevila在Omenetto的絲綢實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了探索。Mogas-Soldevila制造了美麗的掛毯，在美國(guó)和歐洲的博物館中展出。這些展示是互動(dòng)式的，參觀者可以將不同的、無毒的化學(xué)物質(zhì)噴灑到織物上，并觀看圖案的變化。"論文標(biāo)題為《LargeScale  Patterning of Reactive Surfaces for Wearable and Environmentally Deployable  Sensors》。