Innovador material para bioelectrodos flexibles y duraderos en dispositivos médicos portátiles

MadridLas industrias de salud y fitness están evolucionando rápidamente debido a los dispositivos portátiles que pueden monitorear constantemente las señales corporales. Se estima que para 2033, estos dispositivos valdrán 572.06 mil millones de USD. Sin embargo, los bioelectrodos actuales enfrentan problemas como la falta de flexibilidad y la insuficiente ventilación, lo que los hace incómodos para usos prolongados.

Investigadores del Instituto de Tecnología de Tokio, incluyendo al Profesor Asistente Tatsuhiro Horii y al Profesor Asociado Toshinori Fujie, han desarrollado un nuevo material bioelectrodo para solucionar problemas actuales. Este material, descrito en NPG Asia Materials, puede estirarse, permite la circulación de aire y se ajusta perfectamente a la piel. A continuación, se presentan algunas características clave:

• Redes fibrosas conductoras hechas de nanotubos de carbono de pared simple (SWCNTs).
• Sostenidas sobre una lámina elástica de poli(estireno-b-butadieno-b-estireno) (SBS).
• Múltiples capas, alcanzando un grosor mínimo de 431 nm.
• Principales características: Flexibilidad, Permeabilidad a la Humedad, Durabilidad.

Horii explica que buscan desarrollar electrodos que puedan sostenerse por sí mismos, ser flexibles, permitir el paso de la humedad y adherirse bien a la piel sin restringir el movimiento.

El equipo utilizó SWCNTs en mezclas a base de agua y las aplicó capa por capa sobre nanosheets de SBS. Esto hizo que los bioelectrodos fueran tanto elásticos como transpirables. Al agregar más capas de SWCNTs, el material se volvió más rígido, aumentando el módulo elástico de 48.5 MPa con una capa, a 60.8 MPa con tres capas, y hasta 104.2 MPa con cinco capas, sin perder flexibilidad.

SBS Nanosheets alcanzan 380% de elongación frente a 30% de los electrodos de oro

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Las nanos láminas de SBS, sin recubrimiento o con una, dos o tres capas de SWCNTs, pueden estirarse hasta un 380% de su longitud original antes de deformarse permanentemente. Esto supera ampliamente a los electrodos metálicos como el oro, que se rompen al estirarse menos de un 30%.

Un requisito clave para los bioelectrodos es evitar la formación de sudor. La estructura fibrosa de la red de SWCNT permite una mejor ventilación en comparación con las películas sólidas. Las pruebas demostraron que el SWCNT 3rd-SBS tenía una tasa de transmisión de vapor de agua de 28,316 g/m² en 2 horas, lo cual es el doble que la de la piel normal.

Las pruebas de durabilidad demostraron que estos bioelectrodos son resistentes. El equipo los sumergió en sudor artificial y los dobló numerosas veces, observando solo un pequeño aumento en la resistencia (1.1 veces en el sudor y 1.3 veces después de 300 dobleces). Además, las nanosláminas de SWCNT 3rd-SBS permanecieron intactas incluso tras ser frotadas diez veces, lo que las hace ideales para uso prolongado.

Esta nueva tecnología puede hacer que los bioelectrodos sean más cómodos, duraderos y precisos. Investigadores y desarrolladores deben prestar atención a estos cambios ya que solucionan problemas básicos en los dispositivos de salud portátiles. Estas mejoras podrían hacer que los monitores de salud sean más confiables y duren más, beneficiando tanto a los usuarios como al ámbito médico.