MIT Razvio „prozračan“ hidrogel — 70% vode, ~10× veća propustljivost kiseonika

Nosivi zdravstveni senzori, medicinski flasteri i obloge za rane često moraju ostati u direktnom kontaktu sa kožom satima ili danima. Tradicionalni hidrogelovi, iako vlažni i udobni, mogu zadržavati toplotu i znoj, što dovodi do iritacija i pogoršava merenja senzora.

YouTube Thumbnail

Šta su istraživači uradili

U studiji objavljenoj u časopisu Nature, tim sa Massachusetts Institute of Technology (MIT) razvio je hidrogel koji sadrži stabilnu trodimenzionalnu mrežu mikroskopskih, vazdušnih kanala, a istovremeno zadržava oko 70% vode. Istraživači su u standardnu recepturu hidrogela dodali malu količinu čestica silika aerogela — hidrofobnih „čvrstih mehurića vazduha“ — koje zarobljavaju vazduh i sprečavaju prodiranje vode u unutrašnje vazdušne šupljine.

A ladybug rests on the new air-permeable hydrogel, floating on water. (Yan et al.,Nature,2026)

Rezultati testova

Glavni pokazatelji performansi:

The new design of the breathable hydrogel (white) floats on water due to its air tunnels. The old design (clear) drops to the bottom of the water. (Melanie Gonick, MIT)

• Propustljivost kiseonika do ~185 barrer (jedinica za gasnu propustljivost) — približno 10× više nego kod konvencionalnih hidrogelova.
• Brže prenošenje vodene pare: 10–100× u poređenju sa silikonskim i poliuretanskim flasterima.
• Otpornost i elastičnost: nakon 10.000 ciklusa istezanja materijal je zadržao oko 95% svoje vazdušne propustljivosti.

U praktičnim ispitivanjima hidrogel je omogućio bolju termoregulaciju kože: infracrvene snimke su pokazale da se temperatura kože ispod komercijalnog silikonskog flastera povećala za 6,5 °C nakon 20-minutnog treninga, dok je ispod novog hidrogela zabeleženo blago sniženje temperature (~1 °C). Takođe, ispod silikonskog flastera sakupljano je znatno više znoja, dok je koža prekrivena prozračnim hidrogelom ostala slična nezaštićenoj koži.

Subscribe to ScienceAlert's free fact-checked newsletter

Primena u EKG merenjima i nošenje

Tim je prilagodio materijal i za elektrode koje snimaju električnu aktivnost srca (EKG). Tokom vežbanja, konvencionalne hidrogel elektrode su davale manje stabilne signale kako se znoj nakupljao, dok su elektrode od vazdušno-propustljivog hidrogela održale jasnija očitavanja. U produženim probama hidrogel elektrode su nošene kontinuirano 10 dana i nastavile da snimaju korisne EKG signale tokom spavanja, rada, hodanja i vežbanja.

Ograničenja i naredni koraci

Autori naglašavaju da materijal još nije spreman za kliničku upotrebu. Ljudska ispitivanja u studiji bila su mala: testovi udobnosti i vežbanja uključivali su do 10 volontera, merenja fiziologije kože obuhvatila su samo dve osobe, a uporedni EKG test tri učesnika. Potrebne su veće i raznovrsnije studije, kao i procene dugoročne biokompatibilnosti, testovi na većim životinjama, metode sterilizacije, skalabilna proizvodnja, određivanje roka trajanja i regulativna odobrenja.

Takođe, trenutni hidrogel nije inherentno lepljiv i zahteva zasebnu podlogu ili mehanizam za pričvršćivanje na kožu, što treba prilagoditi za različite proizvode (flaster za rane, nosivi senzor, implant).

Moguće dugoročne primene

Autori ukazuju da dizajn može imati širu primenu u inženjeringu tkiva i implantima gde je efikasan prenos kiseonika ključan za održavanje ćelijske vitalnosti. Ipak, za implantabilne upotrebe biće neophodno znatno više testiranja.

Zaključak: Novi MIT-ov hidrogel kombinuje visoku vlažnost i mekoću hidrogelova sa poboljšanom gasnom propustljivošću i odvođenjem vlage, što ga čini posebno pogodnim za nosive medicinske uređaje i flastere. Prelazak u kliničku primenu zahteva dodatne, veće studije i tehnološke prilagodbe.