Novo avanço: bioeletrodos para dispositivos vestíveis com flexibilidade e durabilidade sem precedentes

São PauloAs indústrias de saúde e fitness estão evoluindo rapidamente devido aos dispositivos vestíveis que monitoram continuamente sinais corporais. Até 2033, espera-se que esses dispositivos atinjam um valor de USD 572,06 bilhões. No entanto, os bioeletrodos atuais apresentam problemas como a falta de flexibilidade e baixa permeabilidade ao ar, tornando-os desconfortáveis para uso prolongado.

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Tóquio, incluindo o Professor Assistente Tatsuhiro Horii e o Professor Associado Toshinori Fujie, desenvolveram um novo material de bioeletrodo para resolver problemas existentes. Este material, descrito na revista NPG Asia Materials, é capaz de se esticar, permite a passagem de ar e adere facilmente à pele. Aqui estão algumas características principais:

• Feito de redes fibrosas condutoras compostas por nanotubos de carbono de parede simples (SWCNTs).
• Suportado por uma película nanométrica elástica de poli(estireno- b -butadieno- b -estireno) (SBS).
• Várias camadas, alcançando espessuras de até 431 nm.
• Fatores principais: Flexibilidade, Permeabilidade à Umidade, Durabilidade.

Horii explica que desejam elétrodos que sejam autossustentáveis, elásticos, permeáveis à umidade e que se adequem bem à pele sem restringir os movimentos.

A equipe utilizou nanotubos de carbono de parede simples (SWCNTs) em misturas à base de água, aplicando-os camada por camada sobre folhas de SBS. Isso tornou os bioeletrodos tanto elásticos quanto respiráveis. A adição de mais camadas de SWCNTs deixou o material mais rígido, aumentando o módulo de elasticidade de 48,5 MPa com uma camada para 60,8 MPa com três camadas, e até 104,2 MPa com cinco camadas, sem perder a flexibilidade.

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As folhas de SBS sem revestimento e aquelas com uma ou três camadas de SWCNTs podem esticar até 380% do seu comprimento original antes de se deformarem permanentemente. Isso é muito superior aos eletrodos de metal, como o ouro, que conseguem esticar menos de 30% antes de se romperem.

Um requisito fundamental para bioeletrodos é evitar a formação de suor. A estrutura fibrosa da rede de SWCNT permite uma melhor passagem de ar em comparação com filmes sólidos. Testes demonstraram que o SWCNT 3rd-SBS tem uma taxa de transmissão de vapor d'água de 28.316 g/m² em 2 horas, o que é duas vezes maior do que a taxa da pele normal.

Testes de durabilidade demonstraram que esses bioeletrodos são resistentes. A equipe os colocou em suor artificial e os dobrou várias vezes, observando apenas um pequeno aumento na resistência (1,1 vez no suor e 1,3 vez após 300 dobras). Além disso, as nanosheets SWCNT 3rd-SBS permaneceram no lugar mesmo após serem esfregadas dez vezes, tornando-as adequadas para uso a longo prazo.

Esta nova tecnologia pode tornar os bioeletrodos mais confortáveis, duráveis e precisos. Pesquisadores e desenvolvedores devem prestar atenção a essas inovações, pois elas resolvem problemas básicos em dispositivos de saúde vestíveis. Esses avanços podem tornar os monitores de saúde mais confiáveis e duradouros, beneficiando tanto os usuários quanto o campo médico.