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Sensores de nanocelulose biocompatíveis e flexíveis
Courtesy Empa by Andrea Six: Os parâmetros fisiológicos em nosso sangue podem ser determinados sem perfurações dolorosas. Os pesquisadores da Empa estão atualmente trabalhando com uma equipe canadense para desenvolver sensores de nanocelulose biocompatíveis e flexíveis que podem ser conectados à pele. Os chips analíticos impressos em 3D feitos de matérias-primas renováveis serão biodegradáveis no futuro.
A idéia de medir parâmetros relevantes para a nossa saúde através da pele já se estabeleceu no diagnóstico médico. Os diabéticos, por exemplo, podem determinar indolor o nível de açúcar no sangue com um sensor, em vez de precisar picar os dedos. Pesquisadores da Empa, juntamente com cientistas do Canadá, agora produziram um novo sensor flexível que se encontra na superfície da pele e é biocompatível porque é feito de nanocelulose.
Uma folha transparente de madeira
A nanocelulose é uma matéria-prima renovável e barata, que pode ser obtida na forma de cristais e fibras, por exemplo, a partir de madeira. No entanto, a aparência original de uma árvore não tem mais nada a ver com a substância gelatinosa, que pode consistir em nanocristais de celulose e nanofibras de celulose. Outras fontes do material são bactérias, algas ou resíduos da produção agrícola. Assim, a nanocelulose não é apenas relativamente fácil e sustentável de obter. Suas propriedades mecânicas também tornam o “super pudim” um produto interessante. Por exemplo, novos materiais compósitos à base de nanocelulose podem ser desenvolvidos que podem ser usados como revestimentos de superfície, filmes de embalagens transparentes ou até para produzir objetos do cotidiano, como garrafas de bebidas.
Pesquisadores do laboratório de Celulose e Materiais de Madeira da Empa e Woo Soo Kim da Universidade Simon Fraser em Burnaby, Canadá, também estão se concentrando em outro recurso da nanocelulose: a biocompatibilidade. Como o material é obtido a partir de recursos naturais, é particularmente adequado para pesquisa biomédica.
Com o objetivo de produzir sensores biocompatíveis que possam medir importantes valores metabólicos, os pesquisadores usaram a nanocelulose como uma “tinta” nos processos de impressão 3D. Para tornar os sensores eletricamente condutores, a tinta foi misturada com nanofios de prata. Os pesquisadores determinaram a proporção exata de fios de nanocelulose e prata para que uma rede tridimensional pudesse se formar.
Assim como espaguete – apenas um pouquinho menor
Descobriu-se que as nanofibras de celulose são mais adequadas que os nanocristais de celulose para produzir uma matriz reticulada com os minúsculos fios de prata. “As nanofibras de celulose são flexíveis semelhantes ao espaguete cozido, mas com um diâmetro de apenas 20 nanômetros e um comprimento de apenas alguns micrômetros”, explica o pesquisador da Empa Gilberto Siqueira.
A equipe finalmente conseguiu desenvolver sensores que medem parâmetros metabólicos clinicamente relevantes, como a concentração de íons cálcio, potássio e amônio. O sensor eletroquímico da pele envia seus resultados sem fio para um computador para posterior processamento de dados. O minúsculo laboratório de bioquímica da pele tem apenas meio milímetro de espessura.
Enquanto o minúsculo laboratório de bioquímica da pele – com apenas meio milímetro de espessura – é capaz de determinar as concentrações de íons de maneira específica e confiável, os pesquisadores já estão trabalhando em uma versão atualizada. “No futuro, queremos substituir as partículas de prata por outro material condutor, por exemplo, com base em compostos de carbono”, explica Siqueira. Isso tornaria o sensor médico de nanocelulose não apenas biocompatível, mas também completamente biodegradável.