Sensor de grafeno induzido por laser para monitoramento preciso de temperatura e tensão no tratamento de feridas

Penn State University, Parque Universitário, PA
O sensor flexível, ideal para uso no corpo humano, usa grafeno induzido por laser para medir simultaneamente, mas separadamente, a temperatura e a tensão, permitindo potencialmente um melhor monitoramento da cicatrização de feridas, fornecendo informações mais claras sobre a inflamação e a recuperação. (Imagem:Jennifer M. McCann/ Penn State)
Um grande desafio em sensores vestíveis autoalimentados para monitoramento de cuidados de saúde é distinguir diferentes sinais quando eles ocorrem ao mesmo tempo. Pesquisadores da Penn State e da Universidade de Tecnologia de Hebei da China abordaram esta questão descobrindo uma nova propriedade de um material de sensor, permitindo à equipe desenvolver um novo tipo de sensor flexível que pode medir com precisão a temperatura e a tensão física simultaneamente, mas separadamente, para identificar com mais precisão vários sinais.

“Este material de sensor exclusivo que desenvolvemos tem aplicações potencialmente importantes no monitoramento de cuidados de saúde”, disse o co-autor Huanyu “Larry” Cheng, James L. Henderson, Jr. "Ao medir com precisão as mudanças de temperatura e a deformação física ou tensão criada por uma ferida em cicatrização e medir isso separando os dois sinais, isso poderia revolucionar o rastreamento da cicatrização de feridas. Os médicos poderiam obter uma imagem muito mais clara do processo de cicatrização, identificando problemas como inflamação desde o início."

Os pesquisadores pretendiam medir com precisão os sinais de temperatura e deformação sem interferência, usando grafeno induzido por laser, um material 2D. Como todos os materiais 2D, incluindo o grafeno regular, o grafeno induzido por laser tem de um a alguns átomos de espessura e propriedades únicas, mas com uma peculiaridade. O grafeno induzido por laser (LIG) se forma quando um laser aquece certos materiais ricos em carbono – como plástico ou madeira – de uma forma que converte sua superfície em uma estrutura de grafeno. O laser essencialmente “escreve” o grafeno diretamente no material, tornando-o uma forma simples e escalonável de produzir padrões de grafeno para eletrônicos, sensores e dispositivos de energia.

LIG já foi usado em diversas aplicações. Anteriormente, Cheng e sua equipe usaram LIG para sensores de gás, detectores eletroquímicos para análise de suor, supercapacitores e muito mais. No entanto, os pesquisadores disseram acreditar ter descoberto pela primeira vez uma nova propriedade do LIG que o torna ideal para um sensor multifuncional e preciso.

“Neste estudo específico, descobrimos que esse material também possui propriedades termoelétricas”, disse Cheng. "Acreditamos que esta é a primeira vez que alguém relata que o grafeno induzido por laser tem capacidades termoelétricas. E isso é realmente importante para o que estamos tentando fazer aqui, que é medir separadamente as mudanças de temperatura e a tensão ou deformação física."

As propriedades termoelétricas de um material referem-se à capacidade de converter diferenças de temperatura em tensão elétrica e vice-versa, permitindo que tais materiais sejam usados para aplicações como coleta de energia e detecção de temperatura. De acordo com Cheng, esta propriedade termoelétrica recém-identificada do LIG facilita a separação das duas medições do sensor e é ideal para aplicações de saúde, como um sensor embutido em um curativo.

“Quando você tem materiais sensíveis à temperatura e à deformação, pode ser complicado saber qual sinal está causando alterações no material”, disse Cheng. "Mas ao usar esse efeito termoelétrico no grafeno induzido por laser, podemos essencialmente dissociar essas duas medições. Podemos observar a resistência elétrica para obter informações sobre a deformação, ao mesmo tempo que medimos a tensão térmica para determinar a temperatura. É por isso que os médicos poderiam usá-lo para rastrear as flutuações de temperatura e as mudanças físicas no local da ferida e fornecer uma imagem muito mais clara de como a cicatrização está progredindo."

Para mais informações, entre em contato com Adrienne Berard em Este endereço de e-mail está protegido contra spambots. Você precisa ter o JavaScript habilitado para visualizá-lo.