Команда исследователей Томского политехнического университета представила инновационное решение для работы с сердечными сигналами — нательные биоэлектроды нового поколения, созданные с использованием оксида графена. Эти устройства демонстрируют увеличенный срок службы, превосходную гибкость и устойчивость к влаге, что значительно повышает точность и надежность мониторинга работы сердца у пациентов. Над проектом трудились ведущие российские и зарубежные специалисты, включая профессора Евгению Шеремет и доктора Вячеслава Рябова в сотрудничестве с научными центрами, среди которых НИИ кардиологии Томского НИМЦ и Университет Амстердама.
Переворот в диагностике: роль биоэлектродов
Сегодня болезни сердца продолжают оставаться серьезной угрозой для здоровья людей во всем мире. По данным ВОЗ, сердечно-сосудистая патология лидирует в структуре причин смертности. Самым распространенным и безопасным способом оценки работы сердца является электрокардиограмма (ЭКГ). Для этого требуются эффективные и долговечные сенсоры — биоэлектроды, способные с минимальным вмешательством переводить внутренние электрические импульсы организма в сигналы для регистрирующих приборов.
Долгосрочное наблюдение ЭКГ крайне важно практически для каждого пациента, проходящего диагностику или лечение у кардиолога. Для регистрации электрической активности сердца или головного мозга традиционно применяли серебряные электроды, покрытые хлоридом серебра, дополнительно используемый гель обеспечивает контакт между электродом и кожей. Однако эти изделия имеют ограничения: время использования редко превышает сутки, так как гель быстро высыхает, а структура материала теряет проводимость, что требует частой замены датчиков и может привести к неприятным ощущениям у пациентов.
Технологический прогресс: материалы будущего
Исследователи Томского политеха разработали принципиально новые электроды, основным материалом в которых стал восстановленный оксид графена. Композит нанесен на гибкую полимерную основу, позволяющую устройству плотно прилегать к коже и повторять ее микрорельеф, что практически исключает раздражения и обеспечивает стабильное считывание сигналов даже при длительном использовании. Графеновое покрытие создается путем лазерной обработки пленки оксида графена — этот процесс формирует стойкую и высокопроводящую рабочую поверхность электрода.
Преимущества новых электродов трудно переоценить. В отличие от стандартных серебряных, они способны функционировать без ухудшения характеристик вдвое дольше — вплоть до 48 часов и более. При этом их гибкость и гидрофобность обеспечивают отличный контакт с кожей даже во влажных условиях, что актуально для активных пациентов и спортсменов. Такая уникальная комбинация свойств и делает оксид графена перспективным материалом для будущих медицинских устройств.
Преимущества для пациентов и медицинской практики
Переход на биосенсоры подобного класса способен радикально изменить подход к сердечному мониторингу. Электроды на основе оксида графена сокращают необходимость частой замены устройства, что особенно актуально при проведении длительных исследований, реабилитации или в случае домашнего контроля состояния сердца. Благодаря высокой гибкости и безопасности материала существенно уменьшается риск аллергических реакций и механического раздражения. Эти качества открывают широкие перспективы для внедрения новых датчиков не только в кардиологии, но и в неврологии, спортивной медицине, а также в развитии носимой электроники и умного текстиля.
Профессор Евгения Шеремет отмечает: традиционные серебряные электроды сталкиваются с проблемой быстрого высыхания геля и невозможности длительного мониторинга. Кроме того, их жесткость зачастую вызывает дискомфорт у пациентов. Новая технология базируется на мягких и долговечных материалах. Благодаря этому исследования сердечной или мозговой активности могут стать более точными, комфортными и продолжительными.
Международное сотрудничество и перспективы развития
В проекте приняли участие не только ведущие ученые Томского политехнического университета, но и специалисты Университета Амстердама, а также эксперты НИИ кардиологии Томского НИМЦ. Такой междисциплинарный и международный подход позволяет использовать накопленный глобальный опыт для дальнейшего совершенствования новых микросенсоров.
Ожидается, что применение биоэлектродов на основе оксида графена получит широкое распространение, а их производство можно будет масштабировать до промышленного уровня. Это даст возможность оснастить современные медицинские учреждения инновационными сенсорами, а также вывести на рынок продукцию для домашнего мониторинга здоровья. В целом, усовершенствованные электроды открывают новые горизонты для ранней диагностики и эффективного контроля заболеваний, помогая сотням тысяч людей получать более качественную медицинскую помощь.
В последние годы вопросы эффективной и комфортной диагностики сердечно-сосудистых заболеваний становятся все более актуальными. Совместные усилия российских и зарубежных ученых позволяют достигать значительных успехов в создании инновационных решений для мониторинга сердца. Недавно ученые представили новую разработку — электроды на основе оксида графена, которые способны работать непрерывно в течение 108 часов, то есть более четырех суток, не теряя своих характеристик и не требуя нанесения дополнительного контактного геля.
Новое качество длительного мониторинга сердца
Одним из ключевых преимуществ новых электродов стало использование оксида графена: этот материал отличается доступностью, невысокой стоимостью, а технологии его модификации легко поддаются масштабированию. Благодаря этому изобретение может быть внедрено в промышленное производство без значительных финансовых затрат и технологических сложностей.
Длительный мониторинг сердца особенно важен для пациентов с подозрением на скрытые или периодически возникающие аритмии. Современные методы контроля, такие как телемониторинг или классическое холтеровское мониторирование, позволяют наблюдать показатели сердца в условиях привычной активности пациента неограниченное время, что значительно повышает информативность диагностики.
Преимущества и экономическая эффективность
В настоящее время стоимость электродов для продолжительного мониторинга может достигать 200 евро, что существенно ограничивает их широкое применение. Однако разработанные российскими учеными электроды из оксида графена способны заметно снизить этот порог благодаря использованию недорогих компонентов и простоты производства.
Специалисты отмечают, что повышение срока службы одного комплекта электродов позволяет не только более комфортно наблюдать за состоянием пациента, но и значительно улучшает качество мониторинга. Ведь критически важные изменения в работе сердца могут происходить вне стандартного одного дня наблюдения, а значит, увеличение продолжительности регистрации может сыграть решающую роль в своевременной и точной диагностике.
Комфорт и инновации для пациентов
Разработка новых электродов отражает заботу о пациентах, которым важно не только качество диагностики, но и удобство использования оснащения. Обычно холтеровские электроды рассчитаны максимум на сутки, что ограничивает возможности выявления сердечных нарушений, проявляющихся редко. С новыми решениями появляется шанс проводить мониторинг в течение нескольких дней, при этом человек может продолжать вести привычный образ жизни.
Как отмечают исследователи, одним из следующих этапов станет интеграция в конструкцию электродов гибких элементов для передачи данных по беспроводным каналам. Это откроет новые горизонты: появится возможность максимально комфортно вести наблюдение без привязки пациента к отдельным приборам, а врачи смогут получать данные в реальном времени, где бы ни находился пациент.
Международное сотрудничество и будущее технологий
Проект объединил усилия специалистов из ведущих исследовательских организаций России и Нидерландов. В работе участвуют ученые университетов и научно-исследовательских институтов, имеющие богатый опыт в области медицинского приборостроения и кардиологии. Этот симбиоз научных школ укрепляет технологическую базу и способствует еще более быстрому внедрению инновационных решений в практическое здравоохранение.
Поддержка государственных и международных программ позволяет команде исследователей реализовывать амбициозные задачи, ускоряя переход новых методик из лаборатории на рынок. Благодаря такому подходу перспективные отечественные технологии получают шанс сделать диагностику доступнее и эффективнее для миллионов людей.
Перспективы развития и внедрения
Созданные электроды на основе оксида графена уже доказали свою надежность и эффективность в лабораторных испытаниях — конструкция не теряла своих свойств в течение 108 часов интенсивной эксплуатации. Это позволяет надеяться на скорое появление подобных устройств в медицинских учреждениях, что значительно повлияет на качество раннего выявления и профилактики сложных сердечно-сосудистых патологий.
Инновационные разработки в области длительного мониторирования работы сердца открывают новую эру персонализированной медицины, где каждый пациент сможет рассчитывать на точную и своевременную диагностику, а врачи — на современные инструменты для поддержки здоровья своих пациентов.
Позитивные изменения в медицинских технологиях становятся реальностью благодаря энтузиазму ученых и развитию научно-технических связей между разными странами. Новые электроды — это шаг навстречу высокому качеству жизни и уверенному здоровью для каждого.
Инновационные биоэлектроды для здоровья сердца
Современные технологии медицины продолжают радовать прорывными открытиями, которые направлены на повышение качества жизни. Одним из таких достижений стали гибкие биоэлектроды, созданные на основе оксида графена. Эта уникальная разработка открывает новые возможности в длительном и непрерывном мониторинге сердечной деятельности.
Благодаря высокой гибкости и биосовместимости материала, новые электроды мягко прилегают к коже и способны повторять даже самые незначительные движения тела. Это позволяет проводить точный и непрерывный анализ работы сердца в течение длительного времени, что особенно важно для пациентов с хроническими заболеваниями или людей, нуждающихся в регулярном медицинском наблюдении.
Преимущества новых решений в кардиомониторинге
Биоэлектроды на основе оксида графена существенно повышают комфорт пациентов. Благодаря своей эластичности они не вызывают раздражения и могут использоваться даже у чувствительных людей. Электроды прочны, легки и практически незаметны, что делает ежедневное применение максимально удобным. Технология отличается не только эффективностью, но и безопасностью, что подтверждает ее перспективность для широкого использования. Врачи отмечают, что такие изделия способны значительно улучшить профилактику и диагностику сердечно-сосудистых заболеваний, помогая вовремя реагировать на малейшие отклонения в работе сердца. Таким образом, инновационные биоэлектроды открывают новый этап в обеспечении здоровья сердечно-сосудистой системы.
Источник: scientificrussia.ru
