Kolor wiele wyjaśni

W Sekcji Archeo w Pulsarze prezentujemy archiwalne teksty ze „Świata Nauki” i „Wiedzy i Życia”. Wciąż aktualne, intrygujące i inspirujące.

Zależność koloru barwnika od wybranych czynników w otoczeniu można by wykorzystać do monitorowania zdrowia ludzi i stanu środowiska, wytwarzając na przykład ubrania reagujące na skład potu lub makatki ostrzegające wyglądem o obecności tlenku węgla w pomieszczeniu. Nadruk można by wykonać na T-shircie lub powłoce namiotu.

Różne czujniki, które już dziś nosimy na sobie, jak smartwatche i naszywki z układami elektronicznymi, monitorują rytm serca, poziom glukozy i wiele innych parametrów. Niedawno badacze z laboratorium Silklab w Tufts University opracowali nowy rodzaj atramentów wytwarzanych z jedwabiu, które mogą nie tylko reagować na obecność wielu związków chemicznych w naszym otoczeniu, ale także pozwalają oszacować ich stężenie. Zdolność jedwabiu „do pełnienia funkcji ochronnego kokonu dla materiałów biologicznych” oznacza, że związki potrzebne do u wykrywania substancji i zmiany koloru można dodawać do atramentu bez obawy o utratę ich funkcji, wyjaśnia Fiorenzo Omenetto, inżynier biomedyczny ze Silklab i główny autor artykułu opisującego nową technologię, który w maju został opublikowany online w czasopiśmie Advanced Materials.

Badacze dostosowali swój atrament do wymagań drukarek, zagęszczając go alginianem sodu, a następnie rozpoczęli testy polegające na dodawaniu różnych związków chemicznych. Używając nowego atramentu, można z łatwością „drukować wiele elementów reaktywnych na dużych powierzchniach” – podkreśla Omenetto.

Zespół otrzymał atrament, rozbijając włókna jedwabiu na białka składowe i przygotowując z nich zawiesinę wodną. Następnie badacze dodawali do niej wybrane cząsteczki reaktywne, obserwując, jak zmienia się kolor pod wpływem różnych czynników pojawiających się w środowisku. Okazało się na przykład, że dzięki wskaźnikom pH nadrukowanym na odzież można uzyskać informacje o stanie skóry i jej odwodnieniu. Z kolei oksydaza mleczanowa pozwalała oszacować stopień zmęczenia. Wspomniane zmiany koloru były widoczne gołym okiem, ale badacze posłużyli się również analizą obrazu rejestrowanego kamerą, aby w sposób ciągły monitorować zmiany koloru i przeprowadzić kalibrację.

„Osoba, która nosi nasz T-shirt, barwi koszulkę kolorami skorelowanymi z kwasowością jej potu” – wyjaśnia Omenetto. Właściwości atramentu można dobrać tak, aby umożliwiał śledzenie na przykład zmiany warunków w pomieszczeniu albo dzięki reakcji na bakterie monitorował przebieg choroby.

Tyler Ray, inżynier mechanik z University of Hawaii w Manoa, który nie uczestniczył w opisywanych badaniach, podkreśla, że większość czujników przeznaczonych do noszenia na sobie, wymaga podłączenia za pomocą przewodów i jest dość niewygodna. W jego opinii technika oparta na atramencie „ma szansę dać nową funkcję tekstyliom, zmieniając je w atrakcyjne stroje sportowo-rekreacyjne, a nawet narzędzia do diagnostyki klinicznej dostarczające lekarzom użytecznych informacji o stanie fizjologicznym pacjenta”. Ray wyjaśnia, że „jedną z trudności związanych z kolorymetrią jest zależność wyniku obserwacji od zmiennych warunków w otoczeniu, takich jak oświetlenie […] lub zastosowanej kamery”. W dalszych badaniach trzeba rozwiązać te problemy.

Dziękujemy, że jesteś z nami. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża wyselekcjonowane badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.