Eletrónica extensível: polímero condutor optimizado para biossensores vestíveis
Um adesivo deformável que mede o ritmo cardíaco ou detecta biomarcadores no suor e é tão macio e flexível como a própria pele
Quando se pretende criar folhas de sensores extensíveis, de monitorização da saúde e semelhantes à pele, são necessários materiais com propriedades exigentes: Têm de ser flexíveis, biocompatíveis e, ao mesmo tempo, condutores de eletricidade. Uma equipa de investigadores do Instituto Max Planck para a Investigação de Polímeros está a tratar desta tarefa complexa. Num estudo recente, os cientistas apresentam uma abordagem inovadora: Utilizando um processo de impressão por transferência, o polímero condutor PEDOT:PSS é modificado através de plastificantes que se difundem do substrato para a película de polímero. Isto melhora significativamente tanto a condutividade eléctrica como a capacidade de estiramento do material.
Um penso deformável que mede o ritmo cardíaco ou detecta biomarcadores no suor e é tão macio e flexível como a própria pele - estas visões exigem novos desenvolvimentos de materiais. Para concretizar ideias como estas, bem como a eletrónica vestível e semelhante à pele em geral, são necessários materiais que possuam uma elevada condutividade eléctrica e elasticidade mecânica. Uma equipa de cientistas do Instituto Max Planck de Investigação de Polímeros, liderada pela Dra. Ulrike Kraft, está atualmente a trabalhar neste desafio. No entanto, a capacidade de estiramento e a condutividade eléctrica são frequentemente contraditórias, o que complica o desenvolvimento de materiais adequados, explica Ulrike Kraft, chefe do Grupo de Investigação em Bioelectrónica Orgânica.
No seu estudo atual, os investigadores demonstram como estes objectivos contraditórios podem ser ultrapassados através da transferência direcionada de plastificantes do substrato para a película de polímero PEDOT:PSS. A sua abordagem tira partido de um processo de impressão por transferência que permite a transferência rápida, fiável e direta de películas de polímeros condutores para substratos biodegradáveis e extensíveis. Como polímero condutor, é utilizado o material particularmente promissor PEDOT:PSS, que combina transparência, flexibilidade e biocompatibilidade. "Os plastificantes contidos nos substratos difundem-se no polímero condutor, melhorando assim tanto o desempenho elétrico como as propriedades mecânicas", explica Carla Volkert, estudante de doutoramento e primeira autora do estudo. Além disso, a abordagem permite obter conhecimentos fundamentais sobre o comportamento dos materiais electrónicos extensíveis. Combinando vários métodos analíticos - incluindo a caraterização eléctrica, imagens microscópicas, microscopia de força atómica e espetroscopia Raman - os investigadores conseguiram obter novos conhecimentos sobre as alterações morfológicas e electrónicas do PEDOT:PSS sob tensão. Particularmente digno de nota é o alinhamento observado das cadeias de polímero, o que resulta num aumento da condutividade eléctrica sob tensão mecânica. O nosso método melhora simultaneamente a capacidade de estiramento e a condutividade eléctrica do PEDOT:PSS - um passo importante para os biossensores na pele, explica Ulrike Kraft, chefe do Grupo de Investigação em Bioelectrónica Orgânica.
Este trabalho não só representa uma importante contribuição para a compreensão fundamental dos materiais condutores macios e extensíveis, como também abre novas perspectivas para o desenvolvimento de tecnologias inovadoras - desde eléctrodos flexíveis para electrocardiogramas (ECGs) a biossensores extensíveis na pele que podem detetar e monitorizar analitos como as hormonas do stress no suor. O próximo objetivo será a aplicação desta nova abordagem para o fabrico e caraterização de biossensores extensíveis.
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