A Wireless Implantable Strain Sensing Scheme Using Ultrasound Imaging of Highly Stretchable Zinc Oxide/Poly Dimethylacrylamide Nanocomposite Hydrogel

材料科学 生物相容性 纳米颗粒 纳米复合材料 超声波 生物医学工程 自愈水凝胶 纳米材料 复合材料 纳米技术 声学 高分子化学 医学 物理 冶金
作者
Hongjie Jiang,Natalie M. Carter,Amin Zareei,Sina Nejati,Jose Waimin,Shirisha Chittiboyina,Elizabeth E. Niedert,Tahereh Soleimani,Sophie A. Lelièvre,Craig J. Goergen,Rahim Rahimi
出处
期刊:ACS applied bio materials [American Chemical Society]
卷期号:3 (7): 4012-4024 被引量:40
标识
DOI:10.1021/acsabm.9b01032
摘要

We are introducing a wireless and passive strain sensing scheme that utilizes ultrasound imaging of a highly stretchable hydrogel embedded with zinc oxide (ZnO) nanoparticles, named "ZnO-gel". The incorporation of ZnO nanoparticles into a polymer network of the hydrogel improves both its elasticity and strength. It also serves as an ideal biocompatible ultrasound contrast agent that allows remote interrogation of the changes in volume or dimensions of the hydrogel in response to mechanical strains through simple ultrasound imaging. A systematic study of various ratios of ZnO nanoparticle fillers (ranging from 0 to 40% w/w), cross-linked within the poly (DMA-co-MAA) hydrogel, was performed to identify the appropriate ZnO-to-gel ratio that provided the optimal mechanical and ultrasound imaging properties. The results of these investigations showed that 10% w/w of ZnO nanoparticles provided the highest stretchability of 260% with the effective amount of contrast agents to achieve clear visibility of the hydrogel dimension during ultrasound imaging. In general, the applied strain deforms the ZnO-gel specimens by reducing the cross-sectional area at a linear rate of 0.24% area change per % of applied strain for strain levels of up to 250%. Biocompatibility tests with stromal cells (fibroblasts) did not show any acute toxicity of the hydrogel and the ZnO nanoparticles used in this technology. It is anticipated that this technology can be applied to a broad range of wireless and passive monitoring of physiological functions for which microenvironmental strain matters throughout the body, simply by tuning both the mechanical properties of the hydrogel and ZnO nanoparticle concentration.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
搜集达人应助zgt01采纳,获得10
刚刚
didi完成签到,获得积分10
1秒前
灵犀完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
天天天王完成签到,获得积分10
2秒前
结实芸遥发布了新的文献求助10
2秒前
laber应助gloval采纳,获得30
3秒前
苹果蛋完成签到,获得积分10
4秒前
6秒前
菏西发布了新的文献求助10
6秒前
8秒前
9秒前
情怀应助冷艳的纸鹤采纳,获得10
9秒前
蕃茄可乐完成签到 ,获得积分10
9秒前
10秒前
十一完成签到,获得积分10
11秒前
小刘完成签到,获得积分10
12秒前
瘦瘦完成签到,获得积分10
12秒前
信仰发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
Voskov完成签到,获得积分10
15秒前
llllllb发布了新的文献求助10
15秒前
野性的曼香完成签到,获得积分10
15秒前
Lucas应助Culto采纳,获得10
17秒前
医生小白完成签到 ,获得积分10
23秒前
Voskov发布了新的文献求助10
24秒前
27秒前
黑驴完成签到,获得积分10
32秒前
Culto发布了新的文献求助10
34秒前
wenbo完成签到,获得积分10
37秒前
37秒前
等DENG完成签到 ,获得积分10
37秒前
坦率友儿完成签到,获得积分10
37秒前
李健的粉丝团团长应助QQ采纳,获得10
38秒前
英俊的铭应助黑驴采纳,获得10
40秒前
Culto完成签到,获得积分10
41秒前
43秒前
Dkayeo完成签到,获得积分10
44秒前
46秒前
橘子味的猫完成签到,获得积分10
47秒前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 2000
Encyclopedia of Geology (2nd Edition) 2000
Maneuvering of a Damaged Navy Combatant 650
Периодизация спортивной тренировки. Общая теория и её практическое применение 310
Mixing the elements of mass customisation 300
the MD Anderson Surgical Oncology Manual, Seventh Edition 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3779823
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3325264
关于积分的说明 10222188
捐赠科研通 3040419
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1668835
邀请新用户注册赠送积分活动 798776
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 758552