Novos tecidos inteligentes com tintas bioativas monitoram o corpo e o ambiente alterando a cor
As tintas bioativas impressas em tecidos usáveis podem mapear condições em toda a superfície do corpo
Pesquisadores da Escola de Engenharia da Universidade Tufts desenvolveram tintas à base de biomateriais que respondem e quantificam os produtos químicos liberados pelo corpo (por exemplo, no suor e potencialmente outros biofluídos) ou no ambiente ao redor mudando de cor.
As tintas podem ser impressas em tela em tecidos como roupas, sapatos ou até máscaras faciais em padrões complexos e em alta resolução, fornecendo um mapa detalhado da resposta ou exposição humana. O avanço no sensor vestível, relatado em Materiais avançados, pode detectar e quantificar simultaneamente uma ampla gama de condições biológicas, moléculas e, possivelmente, patógenos na superfície do corpo, usando roupas e uniformes convencionais.
Oportunidades promissoras
“O uso de novas tintas bioativas com o método muito comum de serigrafia abre oportunidades promissoras para a produção em massa de tecidos macios e usáveis com grande número de sensores que podem ser aplicados para detectar uma variedade de condições”, disse Fiorenzo Omenetto , autor correspondente e Frank C. Doble Professor de Engenharia da Tufts ‘School of Engineering . “Os tecidos podem acabar em uniformes para o local de trabalho, roupas esportivas ou mesmo móveis e estruturas arquitetônicas.”
Dispositivos sensores vestíveis atraíram considerável interesse em monitorar o desempenho e a saúde humana. Muitos desses dispositivos foram inventados incorporando eletrônicos em adesivos portáteis, pulseiras e outras configurações que monitoram informações fisiológicas localizadas ou gerais, como freqüência cardíaca ou glicemia.
A pesquisa apresentada pela equipe Tufts adota uma abordagem diferente e complementar – detecção colorimétrica não eletrônica de um número teoricamente muito grande de analitos usando roupas sensoriais que podem ser distribuídas para cobrir áreas muito grandes: qualquer coisa, de um adesivo a todo o corpo, e além.
Os componentes que possibilitam o vestuário sensor são tintas à base de seda biologicamente ativadas. O substrato de seda solúvel nessas formulações de tinta pode ser modificado incorporando várias moléculas “repórteres” – como indicadores sensíveis ao pH ou enzimas como lactato oxidase para indicar níveis de lactato no suor.
O primeiro pode ser um indicador de saúde ou desidratação da pele, enquanto o segundo pode indicar níveis de fadiga do usuário. Muitos outros derivados das tintas podem ser criados devido à versatilidade da proteína fibroína da seda, modificando-a com moléculas ativas, como corantes quimicamente sensíveis, enzimas, anticorpos e muito mais. Embora as moléculas repórteres possam ser instáveis por si próprias, elas podem se tornar estáveis nas prateleiras quando incorporadas na fibroína da seda na formulação da tinta.
As tintas são formuladas para aplicações de serigrafia combinando-se com um espessante (alginato de sódio) e um plastificante (glicerol). As bio-tintas para impressão em tela podem ser usadas como qualquer tinta desenvolvida para serigrafia, e podem ser aplicadas não apenas em roupas, mas também em várias superfícies, como madeira, plástico e papel, para gerar padrões que variam de centenas de mícrons a dezenas de metros.
Embora as alterações de cores apresentadas pelas tintas possam fornecer uma indicação visual da presença ou ausência de um analito, o uso da análise de imagens da câmera que digitaliza as peças de vestuário ou outro material pode reunir informações mais precisas sobre mapeamento sub-milimétrico em quantidade e em alta resolução.
A tecnologia baseia-se em trabalhos anteriores dos mesmos pesquisadores que desenvolvem tintas de seda bioativas formuladas para impressão a jato de tinta para criar placas de Petri, sensores de papel e luvas de laboratório que podem indicar contaminação bacteriana pela mudança de cores.
“A abordagem de serigrafia fornece o equivalente a ter um arranjo grande e multiplexado de sensores que cobrem áreas extensas do corpo, se usadas como vestuário, ou mesmo em grandes superfícies, como interiores de salas”, disse Giusy Matzeu, professor assistente de pesquisa biomédica engenharia na Tufts School of Engineering e primeiro autor do artigo.
“Juntamente com a análise de imagem, podemos obter um mapa de alta resolução de reações de cores em uma grande área e obter mais informações sobre o estado fisiológico ou ambiental geral.”
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“Em teoria, poderíamos estender esse método para rastrear a qualidade do ar ou apoiar o monitoramento ambiental para epidemiologia.”
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O fato de o método usar técnicas comuns de impressão também abre caminhos em aplicações criativas – algo explorado por Laia Mogas-Soldevila, arquiteta e recém-formada em PhD pela Tufts no SilkLab de Omenetto.
Mogas-Soldevila ajudou a criar belas tapeçarias, exibindo-as em museus nos Estados Unidos e na Europa. As telas são interativas, permitindo que os visitantes pulverizem diferentes produtos químicos não tóxicos no tecido e assistam à transformação dos padrões.
“Este é realmente um ótimo exemplo de como a arte e a engenharia podem se beneficiar e inspirar uma à outra”, disse Mogas-Soldevila.
“As tintas projetadas abrem uma nova dimensão em tapeçarias e superfícies responsivas e interativas, enquanto a arte de serigrafia com mil anos de idade forneceu uma base adequada para a necessidade de uma superfície sensível moderna e vestível de alta resolução.”
Vídeo: Focus Vision Media e SilkLab, Tufts University
Com informações: Tufts University
Edição: Josy Gomes Murta