Η επανάσταση στην εξατομικευμένη ιατρική βρίσκεται σε εξέλιξη—με φορητές συσκευές και οικιακές δοκιμές DIY, είναι πιο εύκολο από ποτέ να παρακολουθείτε τα πάντα, από τον καρδιακό ρυθμό, τα επίπεδα γλυκόζης και την ποικιλότητα του μικροβιώματος. Ωστόσο, υπάρχει ακόμα ένα κενό καινοτομίας προτού επιτύχουμε μια απρόσκοπτη διεπαφή μεταξύ του ανθρώπινου σώματος και των επεμβατικών συσκευών παρακολούθησης.
Εκεί έρχεται ο ερευνητής του USC Hangbo Zhao. Ο Zhao είναι ειδικός στην προηγμένη κατασκευή και στα ευέλικτα ηλεκτρονικά. Ως επίκουρος καθηγητής στο Τμήμα Αεροδιαστημικής και Μηχανολόγων Μηχανικών και στο Τμήμα Βιοϊατρικής Μηχανικής Alfred E. Mann στο USC, ο Zhao έχει δημοσιεύσει μια σειρά εργασιών σχετικά με τεντωμένους αισθητήρες για βιοϊατρικούς σκοπούς. Η πιο πρόσφατη εργασία του, που επιλέχθηκε ως εξώφυλλο για το περιοδικό Science Advances, παρουσιάζει νέα έρευνα που θα επιτρέψει άμεσα την ανάπτυξη «μαλακών» και πιο ευέλικτων μικροβελόνων—απαραίτητων για τη διασφάλιση της άνεσης και της υψηλής ακρίβειας της μακροπρόθεσμης παρακολούθησης της υγείας.
Η τεχνολογία ενεργοποιείται από εκτάσιμες τρισδιάστατες διεισδυτικές συστοιχίες μικροηλεκτροδίων, που παράγονται από μια νέα διαδικασία παραγωγής που αναπτύχθηκε από τον Zhao και την ερευνητική του ομάδα. Τα ηλεκτρόδια μικροβελόνας χρησιμοποιούνται ευρέως στην αίσθηση και διέγερση του εγκεφάλου, καθώς και στη διάγνωση βιοδεικτών κάτω από το δέρμα. Ωστόσο, σχεδόν όλα τα υπάρχοντα ηλεκτρόδια μικροβελόνας είναι άκαμπτα λόγω περιορισμών υλικού και κατασκευής. Η τεχνογνωσία του Zhao στην προηγμένη κατασκευή του έδωσε μια νέα προοπτική όταν ήρθε να οραματιστεί μια πιο ευέλικτη λύση.
Τα νέα «μαλακά» ηλεκτρόδια μικροβελόνας είναι ιδιαίτερα επιθυμητά στην περίπτωση μυϊκών ιστών και ιστών δέρματος που «παραμορφώνονται» ή αλλάζουν σχήμα. Τα ηλεκτρόδια πρέπει να ακολουθούν τις παραμορφώσεις των ιστών-στόχων για να εξασφαλίσουν στενή επαφή και να ελαχιστοποιήσουν τη βλάβη των ιστών. Η έρευνα του Zhao ανοίγει το δρόμο για προόδους στις μικροβελόνες που μπορούν να ανιχνεύσουν όλο και πιο βαθιά τους ιστούς και να αποκτήσουν πιο ακριβή αποτελέσματα. Είτε παρακολουθείτε τη λειτουργία μιας αδύναμης ουροδόχου κύστης είτε παρακολουθείτε μικρές διακυμάνσεις στους καρδιακούς παλμούς, η αναγκαιότητα της αίσθησης υψηλής πιστότητας είναι ολοένα και πιο ζωτικής σημασίας.
Κεντρικό στοιχείο της καινοτομίας είναι η ανάπτυξη μιας υβριδικής μεθόδου κατασκευής που ανακαλύφθηκε στο εργαστήριο του Zhao στο USC. Η χαμηλού κόστους και επεκτάσιμη μέθοδος συνδυάζει τη μικρομηχανική με λέιζερ, τη μικροκατασκευή και την εκτύπωση μεταφοράς για την κατασκευή συστοιχιών ηλεκτροδίων μικροβελόνων με την υψηλότερη ελαστικότητα (60-90%) που έχει αναφερθεί ποτέ. Κυρίως, η νέα μέθοδος κατασκευής επιτρέπει την εύκολη προσαρμογή των βασικών παραμέτρων της συσκευής, όπως η γεωμετρία των ηλεκτροδίων, οι θέσεις εγγραφής και οι μηχανικές και ηλεκτρικές ιδιότητες.
Όπως συμβαίνει με όλες τις έρευνες του Zhao, η προσαρμοστικότητα και η ακρίβεια είναι η αρχή οργάνωσης: οι απόψεις του για τα μαλακά ηλεκτρονικά και τη ρομποτική ενημερώνουν επίσης την ευέλικτη μέθοδο κατασκευής. Ένα άλλο ενδιαφέρον χαρακτηριστικό της έρευνας είναι η προέλευσή της στα βαθιά νερά. Η σκοπιμότητα των ηλεκτροδίων μικροβελόνας που εφαρμόζονται παγκοσμίως αποδείχθηκε αρχικά με την καταγραφή ηλεκτρικών δραστηριοτήτων μέσα στους κινούμενους μυς ενός θαλάσσιου γυμνοσάλιαγκα.