Sensor Baseado em Grafite Aumenta Sensibilidade e Flexibilidade para Dispositivos Médicos Vestíveis

Pesquisadores desenvolveram tecnologia de sensoriamento baseada em grafeno usando material G-Putty — uma massa de grafeno altamente maleável. Os sensores impressos são 50 vezes mais sensíveis que o padrão da indústria e superam outros sensores nano-habilitados comparáveis em uma métrica importante: flexibilidade. Maximizar sensibilidade e flexibilidade sem reduzir desempenho torna a tecnologia uma candidata ideal para as áreas emergentes de eletrônicos vestíveis e dispositivos de diagnóstico médico.

A equipe demonstrou que pode produzir um sensor de deformação de nanocompósito de grafeno impresso de baixo custo. Criando e testando tintas de diferentes viscosidades, a equipe descobriu que poderia adaptar tintas de G-Putty de acordo com a tecnologia de impressão e aplicação. Em ambientes médicos, sensores de deformação são uma ferramenta de diagnóstico valiosa usada para medir mudanças na deformação mecânica, como frequência cardíaca, ou mudanças na capacidade de deglutição de uma vítima de AVC. Um sensor de deformação funciona detectando essa mudança mecânica e convertendo-a em um sinal elétrico proporcional, atuando assim como conversor mecânico-elétrico. Embora sensores de deformação estejam atualmente disponíveis, eles são feitos principalmente de folha metálica, o que impõe limitações em termos de vestibilidade, versatilidade e sensibilidade.

A equipe transformou G-Putty em uma mistura de tinta que possui excelentes propriedades mecânicas e elétricas. As tintas podem ser transformadas em um dispositivo funcional usando métodos de impressão industriais, desde serigrafia até deposição por aerossol e mecânica. Um benefício adicional é que a equipe pode controlar uma variedade de parâmetros diferentes durante o processo de fabricação, o que proporciona a capacidade de ajustar a sensibilidade do material para aplicações específicas que exigem detecção de deformações minúsculas.

O desenvolvimento dos sensores representa um avanço considerável em dispositivos de diagnóstico vestíveis — dispositivos que podem ser impressos em padrões personalizados e confortavelmente montados na pele de um paciente para monitorar uma variedade de processos biológicos diferentes. A equipe está explorando aplicações para monitorar respiração e pulso em tempo real, movimento de articulações e marcha, e trabalho de parto precoce na gravidez. Como os sensores combinam alta sensibilidade, estabilidade e uma ampla faixa de sensoriamento com a capacidade de imprimir padrões personalizados em substratos flexíveis e vestíveis, a equipe pode adaptar o sensor à aplicação.