Development of a novel electrocardiography sensor based on a composite silver chloride nanoparticles and polyaniline

Abstract

Kalbin elektriksel aktivitesi derinin yüzeyine bağlanmış elektrotlar ile tespit edilir. Bu elektrotlar sayesinde vücuttaki elektriksel kökenli biyolojik işaretler algılanır ve kalpteki damar hastalıkları ve ileti bozuklukları başta olmak üzere çeşitli kalp rahatsızlıkları elektrokardiyografi (ECG) tarafından kaydedilir. EKG elektrotlarının ülkemizde de kullanımı çok yüksek miktarda (2010 yılında yaklaşık 70 milyon) olmasına rağmen bu elektrotlarının yerli üretimi yapılmamaktadır. Bu çalışma kapsamında EKG elektrodları için gümüş klorür/ polyaniline (AgCl/PANI) nanokompozit malzemeye dayalı yeni bir sensörün geliştirilmesi amaçlanmıştır.Bu çalışmada, gümüş klorür (AgCI) nanotaneciklerin sentezi poliol yöntem ile elde edilmiştir. Ancak, AgCI nanotaneciklerin EKG elektrodunun destek malzemesi olan ABS yüzeyine kaplanaması zor olmaktadır. Bu nedenle, nanotanecik ile ABS arasında kimyasal bağlayıcı görevi görmesi için iletken bir polimer olan polianilin seçilmiştir. Polianilin sentezi ile AgCl nanotanecik sentezi aynı anda ve aynı ortamda yapılmıştır. Böylece polianilin içerindeki AgCl nanotanecikler ABS yüzeyine bağlanmıştır. Tek kullanımlık elektrotlar ile ticari elektrodların performansları karşılaştırılmıştır. Laboratuvarımızda geliştirdiğimiz kompozit malzemeye dayalı elektrodlar ile elde edilen elektrokardiyografi verilerinin ticari olarak kullanılan elektrodlar ile karşılaştırılabilir olduğu belirlenmiştir. Bu sonuçlar, geliştirilen malzeme ve üretim yöntemi ile EKG elektrodlarının ülkemizde imal edileceğini göstermektedir.

The electrical activity of the heart is detected by electrodes attached to the surface of the skin. These electrodes detect bioelectrical signals in the human body. Physilogical status of heart condition especially cardiovascular diseases and disturbances in the cardiac rthym are recorded by electrocardiography (ECG). Despite the fact that the usage of disposable ECG electrodes in our country is substantial nearly as 70 million in 2010, these electrodes are not fabricated in Turkey, by purchasing the component of the electrode. In the scope of this study, it was aimed to develop a novel sensor based on synthesized AgCl/Polyaniline nanocomposites for ECG electrodes. In this study, the production of silver chloride (AgCl) nanoparticles was achieved by the polyol method. ABS (Acrylonitrile butadiene styrene) was used as a supporting material of the ECG electrode. Synthesized AgCl nanoparticles were not easily adsorbed on the surface of ABS. We develop a synthetic chemistry to perform simultaneous synthesis of AgCl nanoparticle and polymerization of aniline on surface of ABS. Polyaniline acts as a chemical linker between the nanoparticle and ABS surface in the same batch reactor. The synthesized based on polyaniline and AgCl nanoparticles composite completely covers the surface of ABS. To test the composite material, we fabricated the ECG electrode and compared it with the disposable electrodes that are commercially available. The electrocardiography data indicated that the fabricated electrodes were demonstrated a performance which as the commercial electrodes. The results demonstrate that a novel ECG electrodes can be manufactured based on this new materials and method develop in our laboratory.