Sensor vestível em material natural analisa substâncias presentes no suor
Aplicado como adesivo sobre a pele, o dispositivo desenvolvido na USP de São Carlos poderá ser usado para monitorar o funcionamento do organismo e administrar medicamentos
Um sensor vestível, impresso em nanocelulose microbiana, um polímero natural, foi criado por pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP), no campus de São Carlos-SP, em colaboração com a Universidade Estadual Paulista (Unesp), campus de Araraquara, Universidade de Araraquara, Universidade de Campinas (Unicamp) e Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano), em Campinas.
O dispositivo poderá substituir, com vantagens, os sensores convencionais, impressos em superfícies plásticas. Aplicado sobre a pele, permite detectar várias substâncias presentes no suor, funcionando como um sensor não invasivo de amostras.
A pesquisa, coordenada por Osvaldo Novais de Oliveira Junior, recebeu apoio da FAPESP por meio dos projetos “Biossensor impresso e implantável fabricado com biopolímeros para monitoramento de longa duração”; “Design e fabricação de dispositivos flexíveis nanoestruturados para detecção de biomarcadores”; “Desenvolvimento de instrumentos analíticos baseados em línguas eletrônicas para detecção simultânea de ameaças bacterianas” e um apoio Equipamento Multiusuários.
Artigo a respeito foi publicado no periódico Talanta: “Microbial nanocellulose adherent to human skin used in electrochemical sensors to detect metal ions and biomarkers in sweat”.
“A nanocelulose microbiana é um polímero 100% natural, produzido por bactérias a partir do açúcar. Sua principal vantagem em relação ao plástico é que propicia uma interface muito maior com a pele e já é encontrada no mercado há alguns anos na forma de curativos. No entanto, ainda não havia sido estudada como matriz para a fabricação de sensores eletroquímicos”, diz Robson Rosa da Silva, um dos dois autores principais do artigo.
Nos sensores de matriz plástica, a transpiração forma uma espécie de barreira entre a pele e o dispositivo, dificultando a detecção, e constituindo também um fator alergênico. “Já o sensor em nanocelulose é totalmente respirável: o suor consegue chegar até a camada ativa do eletrodo através da matriz de nanocelulose”, explica.
O sensor tem a forma de um pequeno adesivo retangular, com 1,5 centímetro de comprimento e 0,5 centímetro de largura e a espessura de uma folha de papel de seda. E consegue detectar vários biomarcadores, como sódio, potássio, ácido úrico, ácido láctico, glicose etc. “Esses elementos ou substâncias, que circulam na corrente sanguínea, são detectáveis também no suor. Assim, uma aplicação possível do sensor de nanocelulose é o monitoramento do diabetes. Outra é o controle hormonal em mulheres, por meio da detecção do hormônio estradiol”, informa Silva.
O dispositivo poderia ser usado para detectar também a presença de poluentes atmosféricos no organismo. “Como prova de conceito, expusemos o sensor a baixas de concentrações de metais tóxicos, como chumbo e cádmio. E o resultado foi positivo”, acrescenta o pesquisador.
As unidades de detecção são impressas sobre a matriz de nanocelulose microbiana por meio de uma técnica de serigrafia semiautomatizada, com o uso de pasta com grande concentração de partículas de carbono, devido à alta condutividade elétrica desse material. “Reações químicas de oxidação ou redução produzem o sinal elétrico que indica a concentração do metabólito de interesse”, explica Paulo Augusto Raymundo Pereira, o outro autor principal do artigo.
“Para isso, o sensor é conectado a um potenciostato, que faz as medidas eletroquímicas por meio da variação da corrente elétrica. E as informações obtidas são, finalmente, transmitidas a um computador, e traduzidas por meio da curva-padrão”, detalha Pereira. Segundo ele, a conexão wireless do sensor com o aparato de medição e leitura é uma possibilidade tecnológica de fácil resolução.
Os pesquisadores estudam, agora, o uso do dispositivo para a administração de medicamentos, bem como sua viabilização comercial. A primeira fase do projeto “Fabricação de eletrodos impressos por serigrafia em substratos biodegradáveis (nanocelulose e filmes de cebola Allium cepa l) para aplicações das indústrias médica, alimentícia e agroindustrial”, desenvolvido pela Biosmart Nanotechnology, teve o apoio do Programa Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (PIPE) da FAPESP.
O artigo Microbial nanocellulose adherent to human skin used in electrochemical sensors to detect metal ions and biomarkers in sweat pode ser acessado em /
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0039914020304446?via%3Dihub
Contatos:
USP – Universidade de São Paulo Campus de São Carlos
(16) 3373-9997
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Campus Unesp Araraquara
(16) 3334-6200
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Universidade de Araraquara
(16) 3301-7100
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UNICAMP Universidade Estadual de Campinas
(19) 3521-7000
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Laboratório Nacional de Nanotecnologia
(19) 3517-5088
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https://cnpem.br/
PIPE-FAPESP
http://www.fapesp.br/pipe/
Fonte: José Tadeu Arantes | Agência FAPESP