Zpět
Evolution of nanostructured skin patches towards multifunctional wearable platforms for biomedical applications
| Citace: |
RYBAK, D. SU, Y. LI, Y. DING, B. LV, X. LI, Z. YEH, Y. NAKIELSKI, P. RINOLDI, C. PIERINI, F. DODDA, JM. Evolution of nanostructured skin patches towards multifunctional wearable platforms for biomedical applications. Nanoscale, 2023, roč. 15, č. 18, s. 8044-8083. ISSN: 2040-3364
|
|---|---|
| Druh: | ČLÁNEK |
| Jazyk publikace: | eng |
| Anglický název: | Evolution of nanostructured skin patches towards multifunctional wearable platforms for biomedical applications |
| Rok vydání: | 2023 |
| Autoři: | Daniel Rybak , Yu-Chia Su , Yang Li , Bin Ding , Xiaoshuang Lv , Zhaoling Li , Yi-Cheun Yeh , Pawel Nakielski , Chiara Rinoldi , Filippo Pierini , Dr. Jagan Mohan Dodda Ph.D. |
| Abstrakt CZ: | Nedávné pokroky v oblasti kožních náplastí podpořily vývoj nositelné a implantovatelné bioelektroniky pro dlouhodobé, nepřetržité řízení zdravotní péče a cílenou terapii. Návrh elektronických náplastí na kůži (e-skin) s roztažitelnými součástmi je však stále náročný a vyžaduje důkladné pochopení vrstvy substrátu připojitelného ke kůži, funkčních biomateriálů a pokročilé elektroniky s vlastním napájením. V tomto obsáhlém přehledu představujeme vývoj kožních náplastí od funkčních nanostrukturních materiálů přes multifunkční a stimulačně reagující náplasti k flexibilním substrátům a novým biomateriálům pro e-kožní náplasti, včetně výběru materiálu, návrhu struktury a slibných aplikací. Diskutovány jsou rovněž natahovací senzory a samonapájecí náplasti na kůži, od elektrické stimulace pro klinické postupy až po nepřetržité monitorování zdraví a integrované systémy pro komplexní řízení zdravotní péče. Integrovaný energetický harvester s bioelektronikou navíc umožňuje výrobu samonapájecích elektronických kožních náplastí, které mohou účinně řešit zásobování energií a překonat nevýhody vyvolané objemnými zařízeními poháněnými bateriemi. Aby však bylo možné plně využít potenciál, který tyto pokroky nabízejí, je třeba vyřešit několik problémů, které se týkají elektronické kožní náplasti příští generace. Na závěr jsou uvedeny budoucí příležitosti a pozitivní výhledy na budoucí směřování bioelektroniky. Předpokládá se, že inovativní návrh materiálů, konstrukční inženýrství a důkladné studium základních principů mohou podpořit rychlý vývoj elektronických kožních náplastí a nakonec umožnit, aby lidstvu prospěly bioelektronické systémy s vlastním napájením v uzavřeném okruhu. |
| Abstrakt EN: | Recent advances in the field of skin patches have promoted the development of wearable and implantable bioelectronics for long-term, continuous healthcare management and targeted therapy. However, the design of electronic skin (e-skin) patches with stretchable components is still challenging and requires an in-depth understanding of the skin-attachable substrate layer, functional biomaterials and advanced self-powered electronics. In this comprehensive review, we present the evolution of skin patches from functional nanostructured materials to multi-functional and stimuli-responsive patches towards flexible substrates and emerging biomaterials for e-skin patches, including the material selection, structure design and promising applications. Stretchable sensors and self-powered e-skin patches are also discussed, ranging from electrical stimulation for clinical procedures to continuous health monitoring and integrated systems for comprehensive healthcare management. Moreover, an integrated energy harvester with bioelectronics enables the fabrication of self-powered electronic skin patches, which can effectively solve the energy supply and overcome the drawbacks induced by bulky battery-driven devices. However, to realize the full potential offered by these advancements, several challenges must be addressed for next-generation e-skin patches. Finally, future opportunities and positive outlooks are presented on the future directions of bioelectronics. It is believed that innovative material design, structure engineering, and in-depth study of fundamental principles can foster the rapid evolution of electronic skin patches, and eventually enable self-powered close-looped bioelectronic systems to benefit mankind. |
| Klíčová slova |
Zpět