Novos tecidos inteligentes de tintas bioativas monitoram o corpo e o meio ambiente

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Novos tecidos inteligentes de tintas bioativas monitoram o
corpo e o meio ambiente
As tintas bioativas impressas em tecidos vestíveis podem mapear as condições em toda a superfície do
corpo, incluindo possíveis patógenos.
Pesquisadores da Escola de Engenharia da Universidade de Tufts desenvolveram tintas baseadas em
biomateriais que respondem e quantificam produtos químicos liberados do corpo (por exemplo, no suor)
ou no ambiente circundante, alterando a cor. As tintas podem ser tela impressas em têxteis, como
roupas, sapatos ou até mesmo máscaras faciais em padrões complexos e em alta resolução, fornecendo
um mapa detalhado da resposta humana ou exposição. O avanço na detecção vestível, relatado em
Materiais Avançados, poderia simultaneamente detectar e quantificar uma ampla gama de condições
biológicas, moléculas e, possivelmente, patógenos sobre a superfície do corpo usando roupas e
uniformes convencionais.
“O uso de novas tintas bioativas com o método muito comum de serigrafia abre oportunidades
promissoras para a produção em massa de tecidos macios e vestíveis com um grande número de
sensores que poderiam ser aplicados para detectar uma variedade de condições”, disse Fiorenzo
Omenetto, autor correspondente e Frank C. Doble Professor de Engenharia na Escola de Engenharia de
Tufts. “Os tecidos podem acabar em uniformes para o local de trabalho, roupas esportivas ou até mesmo
em móveis e estruturas arquitetônicas.”
Dispositivos de detecção vestíveis têm atraído considerável interesse em monitorar o desempenho
humano e a saúde. Muitos desses dispositivos foram inventados incorporando eletrônicos em patches
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vestíveis, pulseiras e outras configurações que monitoram informações fisiológicas localizadas ou gerais,
como frequência cardíaca ou glicose no sangue. A pesquisa apresentada pela equipe Tufts adota uma
abordagem diferente e complementar – detecção colorimétrica não eletrônica de um número
teoricamente muito grande de analitos usando roupas que podem ser distribuídas para cobrir áreas
muito grandes: qualquer coisa, desde um patch até todo o corpo e além.
Os componentes que tornam as roupas sensíveis possíveis são tintas à base de seda biologicamente
ativadas. O substrato de seda solúvel nessas formulações de tinta pode ser modificado incorporando
várias moléculas “repórter” – como indicadores sensíveis ao pH, ou enzimas como a lactato oxidase
para indicar níveis de lactato no suor. O primeiro pode ser um indicador de saúde da pele ou
desidratação, enquanto o último pode indicar níveis de fadiga do usuário. Muitos outros derivados das
tintas podem ser criados devido à versatilidade da proteína fibroína de seda, modificando-a com
moléculas ativas, como corantes quimicamente sensíveis, enzimas, anticorpos e muito mais. Embora as
moléculas de repórter possam ser instáveis por conta própria, elas podem se tornar estáveis quando
incorporadas na fibroína da seda na formulação da tinta.
As tintas são formuladas para aplicações de serigrafia combinando com um espessante (alginato de
sódio) e um plastificante (glicerol). As bio-tintas para impressão de tela podem ser usadas como
qualquer tinta desenvolvida para serigrafia e, portanto, podem ser aplicadas não apenas à roupa, mas
também a várias superfícies, como madeira, plásticos e papel, para gerar padrões que variam de
centenas de mícrons a dezenas de metros. Embora as mudanças de cor apresentadas pelas tintas
possam fornecer uma sugestão visual para a presença ou ausência de um analito, o uso de análise de
imagens de câmera escaneando as roupas ou outro material pode reunir informações mais precisas
sobre a quantidade e o mapeamento de alta resolução e submilimétrica.
A tecnologia baseia-se em trabalhos anteriores dos mesmos pesquisadores que desenvolvem tintas de
seda bioativas formuladas para impressão a jato de tinta para criar placas de Petri, sensores de papel e
luvas de laboratório que podem indicar contaminação bacteriana alterando as cores.
“A abordagem de serigrafia fornece o equivalente a ter um arranjo grande e multiplexado de sensores
que cobrem extensas áreas do corpo, se usado como uma peça de vestuário, ou mesmo em grandes
superfícies, como interiores de salas”, disse Giusy Matzeu, professor assistente de pesquisa de
engenharia biomédica da Tufts School of Engineering e primeiro autor do artigo. “Acopado com a análise
de imagens, podemos obter um mapa de alta resolução de reações de cor em uma grande área e obter
mais informações sobre o estado fisiológico ou ambiental geral. Em teoria, poderíamos estender esse
método para rastrear a qualidade do ar ou apoiar o monitoramento ambiental da epidemiologia”.
O fato de o método usar técnicas comuns de impressão também abre caminhos em aplicações criativas
– algo explorado por Laia Mogas-Soldevila, arquiteto e recém-formado em doutorado na Tufts no SilkLab
de Omenetto. Mogas-Soldevila ajudou a criar belas tapeçarias, exibindo-as em museus nos Estados
Unidos e na Europa. Os monitores são interativos, permitindo que os visitantes pulverizem produtos
químicos diferentes e não tóxicos no tecido e observem os padrões se transformarem.
“Este é realmente um ótimo exemplo de como a arte e a engenharia podem se beneficiar e inspirar umas
às outras”, disse Mogas-Soldevila. “As tintas projetadas abrem uma nova dimensão em tapeçarias e
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superfícies responsivas e interativas, enquanto a arte de 1.000 anos de serigrafia forneceu uma base
adequada à necessidade de uma moderna superfície de detecção de alta resolução.”
Referência: Giusy Matzeu, et al. “Grande Padrão de superfícies reativas para sensores de rable de Wea
e ambientalmente deploráveis.” Materiais avançados (2020). DOI: 10.1002/adma.202001258
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202001258
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202001258