Pesquisadores da Universidade de Houston desenvolveram uma nova forma de bioeletrônica conhecida como eletrônica “draw-on-skin” (DoS), na qual sensores multifuncionais e circuitos podem ser desenhados diretamente na pele com uma caneta de tinta especializada. O estudo, publicado na Nature Communications, mostra que as informações coletadas usando a eletrônica DoS são mais confiáveis e consistentes do que as obtidas com eletrodos comumente usados em bioeletrônica vestível.
“[Os circuitos são] aplicados como você usaria uma caneta para escrever em um pedaço de papel”, diz o autor sênior Cunjiang Yu. “Preparamos vários materiais eletrônicos e depois usamos canetas para dispensá-los. Saindo, é líquido. Mas, como a tinta no papel, seca muito rapidamente.”
Yu e seus colegas usaram três tintas diferentes para desenhar os vários elementos da plataforma bioeletrônica (condutores, semicondutores e dielétricos) nos contornos de um estêncil. Qualquer imperfeição pode ser corrigida simplesmente desenhando sobre ela. Depois de seca, a estrutura desenhada pode deformar-se com a pele e coletar uma grande quantidade de sinais fisiológicos.
A bioeletrônica vestível convencional geralmente sofre de artefatos de movimento que levam a erros de interpretação e diagnósticos de dados. Esses artefatos surgem principalmente quando a adesão fraca ou a conformabilidade imperfeita criam uma interface inconsistente entre os componentes eletrônicos e a pele. Quando desenhado na pele, no entanto, os componentes eletrônicos DoS formam uma interface ultraconformada, robusta e extensível que é imune ao movimento da pele.
Uma riqueza de sinais fisiológicos
A equipe investigou as várias possibilidades de medição oferecidas pelos sensores. Por exemplo, rastreando variações nas resistências dos sensores, os pesquisadores descobriram que podiam detectar deformações de tecido ou mudanças na temperatura ambiente. Outros experimentos também revelaram que os sensores DoS são capazes de registrar a impedância da pele, a partir da qual os níveis de hidratação das camadas da pele podem ser extrapolados, mesmo sob tensão.
Das várias características mensuráveis, no entanto, nenhuma pode ser mais importante do que eletrocardiogramas (ECG), pois podem ajudar a prever e prevenir eventos cardiovasculares iminentes, como arritmia. Os sensores DoS não apenas fornecem um sinal de ECG claro, mas também podem rastrear alterações na frequência cardíaca, o que destaca seu potencial como ferramentas de monitoramento.
Quando comparado com um eletrodo de gel de nível hospitalar e um eletrodo ultrafino de malha serpentina, o sensor DoS foi o menos afetado pela presença de suor e foi o único sensor capaz de fornecer um sinal de ECG robusto em um período de 7 horas. Curiosamente, os registros de ECG obtidos do sensor DoS não mostraram desvios anormais quando submetidos a intervalos regulares de alongamento, compressão e liberação da pele no local de deposição, em contraste com os outros dois sensores.
Estudos adicionais revelaram que os sensores também podem capturar sinais eletromiográficos – a atividade elétrica dos músculos. Ao longo de todos esses experimentos, os sinais do sensor DoS não foram sujeitos a artefatos de movimento, o que constitui uma grande melhoria em relação à bioeletrônica vestível padrão.
Melhor do que uma bandagem?
A característica mais fascinante deste novo sensor, no entanto, pode ser sua capacidade de acelerar a cicatrização de feridas. A estimulação elétrica pulsada da pele mostrou acelerar a recuperação da ferida e os pesquisadores testaram se o sensor DoS poderia induzir tal processo. Eles criaram cirurgicamente uma ferida na pele de 1 cm de largura em camundongos e, em seguida, puxaram eletrodos apenas na metade superior da ferida. Após cinco dias, a largura da crosta no lado tratado diminuiu em média 8 mm, enquanto a crosta na metade não tratada diminuiu em largura apenas 4 mm, em média. Esses dispositivos podem ser de grande utilidade, por exemplo, em ambientes de poucos recursos ou em campos de batalha.
A eletrônica DoS é simples de fabricar, sem a necessidade de equipamento dedicado. Eles podem construir componentes eletrônicos ativos, com dispositivos e sensores multifuncionais, e são inerentemente imunes a artefatos de movimento. Como tal, eles representam uma tecnologia promissora para ficar de olho no campo da bioeletrônica e tratamentos personalizados em pontos de atendimento.
Publicado em 19/08/2020 07h13
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