Науковці розвивають гідрогелі для сенсорів і точнішу МРТ-візуалізацію
Дослідники розвивають міцні гідрогелі для носимих сенсорів і методи посилення сигналів для МРТ.
Дослідниця Національного університету Сінгапуру Сіньюй Дун розробляє міцніші й еластичніші гідрогелі для носимої електроніки, а керівник лабораторії в німецькому Дослідницькому центрі Юліха Джеймс Ейллс працює над посиленням сигналів для магнітно-резонансної томографії. Про ці розробки повідомляє Nature.
Гідрогелі мають високий вміст води, пористу й еластичну структуру, тому здатні імітувати людські тканини. Водночас такі матеріали часто є крихкими та чутливими до зневоднення і замерзання.
Гідрогелі з упорядкованою структурою
Дун застосовує метод заморожувального лиття, або льодового темплатування. Матеріал змішують із водою, розміщують у формі й заморожують за температурного градієнта. Кристали льоду ростуть в одному напрямку та формують організовану мережу пор у матеріалі.
У 2024 році дослідниця запропонувала замість випаровування льоду занурювати форму в охолоджений органічний розчинник. Лід поступово розчиняється, а рідина заповнює канали в гелі. Це зближує полімерні стінки, посилює зв’язки між ними та робить матеріал міцнішим і більш розтяжним. Солі, що входять до структури, також надають гелю електропровідності.
Цього року Дун із колегами описала гідрогелеву електронну шкіру, яка щільно й стабільно контактує з тілом. У складі браслета вона могла відстежувати температуру шкіри, пульс і концентрацію поту.
Посилення сигналів для МРТ
Ейллс вивчає гіперполяризацію — метод, що змушує ядерні спіни атомів орієнтуватися в одному напрямку. Це збільшує частку спінів, вирівняних із магнітним полем, і робить видимими слабкі магнітні сигнали метаболітів, зокрема пірувату.
Один із методів, над яким працював науковець, — поляризація, індукована параводнем. Вона здатна посилювати сигнал магнітного резонансу на кілька порядків і може бути менш складною та дешевшою за традиційний підхід із динамічною ядерною поляризацією. Обмеженням є те, що метод застосовний лише до молекул, здатних приєднувати водень.
Команда Ейллса також випробовує атомний сенсор, який за допомогою лазерного світла фіксує мікроскопічні зміни локальних магнітних полів. У нещодавньому препринті дослідники показали потенціал гіперполяризованих агентів на зразках біопсії людини для вимірювання реакції на ліки в реальному часі, хоча такі агенти ще потребують підвищення чистоти для клінічного застосування.
