Draagbare gezondheidstechnologie is booming. Maar er is een hardnekkig probleem. Letterlijk.
De meeste huidpleisters houden warmte vast. Ze vangen ook zweet op. Dit creëert een ellendig microklimaat op uw huid, wat leidt tot huiduitslag en onnauwkeurige gegevens. Hydrogels, de kleverige basis van veel sensoren, zijn meestal de boosdoeners. Ze zijn waterrijk. Dat maakt ze comfortabel. Het maakt ze ook ondoordringbaar.
Ingenieurs van MIT hebben dit zojuist opgelost. Ze creëerden een hydrogel die ademt. Net als je longen.
Waarom de huidige huidsensoren het begeven onder zweet
Hier is het probleem. Conventionele hydrogels blokkeren de lucht. Als je sport, warmt je huid op. Zweet bouwt zich op. Een standaard siliconen- of hydrogelpleister sluit warmte en vocht af tegen uw poriën.
Het resultaat? Irritatie. Slechte hechting. Slechte sensormetingen.
Een onderzoek uit 2024 in Science Advances zorgde voor acht dagen monitoring met een gasdoorlatende pleister. Het was dun – ongeveer 10 micrometer – en er was gebruik gemaakt van een polyurethaan nanomesh-versterking. Het werkte. Maar het was een niche-oplossing.
Het nieuwe MIT-team koos een andere route. Hun aanpak, gepubliceerd in Nature, bouwt luchtwegen rechtstreeks in de bulkhydrogel. Ze hebben het watergehalte niet opgeofferd. Het materiaal bestaat nog steeds voor 70 procent uit water. Toch laat het zuurstof door.
“Ons materiaal overwint deze beperking met behoud van het hoge watergehalte en de zachtheid die hydrogolds comfortabel en biocompatibel maken.” – Xuanhe Zhao, MIT
Dat klinkt onmogelijk. Water blokkeert de lucht. Lucht blokkeert water.
Niet hier.
Hoe MIT een ‘longachtige’ hydrogel ontwikkelde
Het geheime ingrediënt? Silica-aerogel.
Beschouw silica-aerogel als vaste lucht. Het is een nanoporeus materiaal. Het stoot water af. Wanneer ze in het standaard hydrogelrecept worden gemengd, klonteren deze deeltjes samen. Ze vormen een driedimensionaal netwerk.
Dit netwerk creëert microscopisch kleine, met lucht gevulde kanalen.
Water blijft uit de kanalen. Zuurstof stroomt er dwars doorheen.
In laboratoriumtests bereikte het materiaal een zuurstofdoorlaatbaarheid van 185 barrer. Voor de context is dat tien keer beter dan conventionele hydrogels.
Het kan ook waterdamp verwerken. De hydrogel verdampt vocht 10 tot 100 sneller dan siliconenpleisters. Je huid kan ademen.
Duurzaamheid is belangrijk voor wearables. Het materiaal overleefde 10.000 rekcycli. Het behield 95 procent van zijn luchtstroom. Dat is moeilijk voor iets dat voornamelijk uit water bestaat.
Ademende hydrogelprestaties in praktijktests
Lab-nummers zijn leuk. Echt zweet is rommelig.
MIT-onderzoekers testten de pleisters tijdens het sporten. Ze vergeleken de nieuwe hydrogel met commerciële siliconenpleisters.
De resultaten waren grimmig.
Na een training van 20 minuten lieten infraroodcamera’s zien dat de huid onder de siliconenpleister 6,5 graden Celsius was opgewarmd. Het zweet verzamelde eronder. Het zag er vies uit.
Onder de nieuwe hydrogel? De huidtemperatuur daalde zelfs met één graad. Warmte ontsnapte. Het zweet hoopte zich niet op. De huid leek op onbedekte huid.
Comfort is belangrijk. Tien vrijwilligers droegen de pleisters op hun borst voor een uur lang matige inspanning. Geen jeuk. Geen roodheid. Geen irritatie.
Ze testten het materiaal ook als elektrode voor elektrocardiogrammen (ECG).
Standaard hydrogelelektroden verliezen signaalhelderheid naarmate het zweet zich ophoopt. Het elektrische geluid neemt toe. De nieuwe luchtdoorlatende hydrogel bleef helder. Het registreerde een stabiele hartactiviteit tijdens fietsen, wandelen, slapen en werken.
Vrijwilligers droegen deze pleisters tien dagen achter elkaar. De gegevens bleven bruikbaar.
Wat daarna komt voor ademende huidtechnologie
Dit is veelbelovend. Maar het is nog geen klinisch klaar product.
Xuanhe Zhao, de senior auteur, is duidelijk over de hindernissen. Biocompatibiliteit over lange perioden moet worden geverifieerd. Er zijn grote dierstudies nodig. Er moeten sterilisatieprocessen worden ontwikkeld.
Op schaal produceren? Dat is een ander beest.
Houdbaarheid is onbekend. Goedkeuring door toezichthouders kost tijd.
De menselijke tests waren klein. Twee mensen voor huidfysiologie. Drie voor ECG-vergelijkingen. Tien voor comfort. Dit zijn proof-of-concept-cijfers, geen gegevens uit klinische onderzoeken.
Bovendien blijft het materiaal niet vanzelf aan de huid plakken. Het heeft steun nodig. Dit betekent dat het geen op zichzelf staande patch is. Het vereist integratie met bestaande draagbare ontwerpen.
Elke toepassing heeft andere behoeften. Een wondverband heeft andere eigenschappen nodig dan een hartmonitor.
Is dit de toekomst van medische implantaten?
Misschien.
Zhao zinspeelt op grotere dromen. Weefseltechniek. Implanteerbare apparaten.
Gemanipuleerde weefsels sterven vaak omdat ze niet genoeg zuurstof kunnen krijgen. Cellen verhongeren. Als deze hydrogel zuurstof kan leveren terwijl de cellen gehydrateerd blijven, kan dit de implantaatchirurgie veranderen.
“Veel gemanipuleerde weefsels en implantaten vereisen efficiënte zuurstof-wearables om de levensvatbaarheid van de cellen te behouden,” merkte Zhao op.
Maar implantaten zijn een grote inzet. De testlat ligt veel hoger.
Zoek het voorlopig in wearables. Wondverbanden. Huidmonitors.
De technologie is klaar voor de volgende stap. Alleen niet je nachtkastje.
Het is een begin. Een ademende.
