Команда исследователей Инженерной школы Тафтского университета (США) разработала чернила на основе биоматериалов, которые реагируют на химические вещества, выделяемые организмом в жидкостях, таких как пот, а также на другие элементы окружающей среды, изменяя цвет. Чернила могут быть нанесены на ткани, используемые в одежде, обуви или даже масках для лица, причем со сложным рисунком и в высоком разрешении, обеспечивая детальную карту реакции или экспозиции человека. Такая технология может одновременно обнаружить и количественно определить широкий спектр биологических условий, молекул и, возможно, патогенных микроорганизмов на поверхности тела с использованием обычной одежды.
Ткани могут применяться для изготовления рабочей или спортивной одежды, или даже встроена в мебель и архитектурные элементы. В отличие от традиционных носимых устройств, содержащих электронные элементы, разработка специалистов из университета Тафтса использует неэлектронное колориметрическое обнаружение теоретически очень большого количества аналитов* с помощью "сенсорной одежды". Такая сенсорная система может быть распределена для покрытия очень больших площадей, это может быть все, что угодно - от патча до всего тела или даже стены дома.
Компонентами, которые делают все это возможным, являются биологически активированные чернила на шелковой основе. Растворимый шелковый субстрат в этих чернилах может быть модифицирован путем встраивания различных "регистрирующих" молекул - например, pH-чувствительных индикаторов или ферментов, таких как лактат-оксидаза, для индикации уровня лактата в потоотделении. Первый может быть индикатором здоровья кожи или обезвоживания, в то время как второй может указывать на степень усталости носителя. Существует возможность создания многих видов чернил и все это благодаря универсальности белка фиброина** шелка, который можно модифицировать активными молекулами, такими как химически чувствительные красители, ферменты, антитела и многое другое. Несмотря на то, что такие молекулы могут быть нестабильными сами по себе, они могут стать устойчивыми при встраивании внутри фиброина шелка.
Краски предназначены для трафаретной печати в комбинации с загустителем (альгинат натрия) и пластификатором (глицерин). Биокраски для трафаретной печати могут использоваться, как и любая другая краска, разработанная для трафаретной печати, поэтому их можно наносить не только на одежду, но и на различные поверхности, такие как дерево, пластмассы и бумага, для создания рисунков размером от сотен микрон до десятков метров. В то время как изменения цвета, представляемые чернилами, могут служить визуальной подсказкой о наличии или отсутствии определенного аналита, использование анализа изображений с камеры, сканирующей одежду или другой материал, позволяет получить более точную информацию о количестве. Теоретически, этот метод может использоваться даже для отслеживания качества воздуха или поддерживать мониторинг окружающей среды для эпидемиологии.
* Аналит — компонент, искомый или определяемый в пробе вещества или материала объекта аналитического контроля.
** Фиброин — фибриллярный белок, выделяемый паукообразными и некоторыми насекомыми и составляющий основу нитей паутины и коконов насекомых, в частности, шёлка тутового шелкопряда.