Microssensores de Fluxo de Grafeno Ultra-Sensíveis para Aplicações Biomédicas de Precisão

Uma equipe de pesquisadores desenvolveu um sensor de fluxo fino e ultrasensível que poderia ter implicações significativas para a pesquisa médica.

Sensores de fluxo, também conhecidos como medidores de vazão, são usados para medir a velocidade de fluxos de líquido ou gás. A velocidade do fluxo biofluido é um parâmetro fisiológico chave, mas sensores de fluxo existentes são ou volumosos ou carecem de precisão e estabilidade. O novo sensor de fluxo é baseado em grafeno — uma única camada de átomos de carbono arranjados em rede de favo de mel — para atrair carga do fluxo aquoso contínuo. Este fenômeno fornece uma estratégia eficaz de sensoriamento de fluxo que é autoalimentada e entrega métricas de desempenho centenas de vezes superiores a outras abordagens elétricas.

O sensor de fluxo de grafeno pode detectar taxa de fluxo tão baixa quanto um micrômetro por segundo — menos de quatro milímetros por hora — e tem o potencial de distinguir mudanças mínimas no fluxo sanguíneo em vasos capilares. O desempenho do sensor de fluxo de grafeno tem sido estável por períodos superiores a meio ano.

O dispositivo é autoalimentado e tem o potencial de ser implantado para monitoramento de fluxo biofluido de longo prazo. Implantar um monitor de microfluxo como este em um pequeno vaso sanguíneo é muito mais simples e seguro que medidores de vazão existentes, que não são adequados para medição de baixo fluxo e precisam ser instalados em um vaso sanguíneo maior. Cientistas e médicos podem achá-lo útil para pesquisa e aplicações clínicas como monitorar a velocidade do fluxo sanguíneo em vasos cerebrais profundos para entender o funcionamento dos neurônios que controlam o fluxo de sangue.

O grafeno é o material chave no desenvolvimento do sensor. A combinação única de propriedades intrínsecas do grafeno — como ultra-alta sensibilidade, ruído elétrico ultra-baixo, eletrificação de contato mínima com soluções aquosas, estabilidade excepcional em comportamentos químicos e mecânicos, e imunidade a biofouling — trabalham juntas para induzir o alto desempenho do sensor de fluxo.

Próximos passos para a equipe incluem integrar o sensor de fluxo em um dispositivo de monitoramento de fluxo auto-sustentado e explorar a aplicação do dispositivo na saúde.