Eletrodos impressos em luz transformam pele e roupas em sensores

“Acho que isso é um avanço. É outra forma de criar eletrônicos que é mais simples e não requer nenhum equipamento caro”, diz Xenofon Strakosas, professor assistente do Laboratório de Eletrônica Orgânica, LOE, da Universidade de Linköping.

Plásticos condutores e seu papel na eletrônica

Os cientistas da LOE concentram-se em plásticos condutores, também conhecidos como polímeros conjugados, para avançar em campos como energia renovável e tecnologia médica. Esses materiais combinam as qualidades funcionais dos metais e semicondutores com a flexibilidade e o peso leve dos plásticos.

Os polímeros são constituídos por longas cadeias de hidrocarbonetos. Cada unidade da cadeia é chamada de monômero, e a ligação desses monômeros cria um polímero. O processo de formação, conhecido como polimerização, é frequentemente realizado com produtos químicos fortes ou tóxicos, o que restringe tanto a incrustação quanto o uso seguro dos materiais em áreas como a medicina.

A luz visível permite um processo de polimerização sem produtos químicos

Pesquisadores do Campus Norrköping, em colaboração com colegas de Lund e Nova Jersey, desenvolveram uma técnica que permite que a polimerização ocorra usando apenas luz visível. Este avanço depende de monômeros solúveis em água especialmente projetados. Como os monômeros são ativados sob luz visível, a criação de eletrodos não requer mais produtos químicos tóxicos, luz UV prejudicial ou etapas adicionais de processamento.

“É possível criar eletrodos em diferentes superfícies, como vidro, têxteis e até pele. Isso abre uma gama muito mais ampla de aplicações”, diz Xenofon Strakosas.

Padronizando eletrodos diretamente com luz

Na utilização prática, uma solução contendo os monómeros é colocada sobre uma superfície. Ao direcionar um laser ou outra fonte de luz através do material, os pesquisadores podem formar eletrodos em padrões detalhados exatamente onde são necessários. Qualquer porção da solução que não sofra polimerização pode ser removida, deixando para trás os eletrodos acabados.

“As propriedades eléctricas do material estão na vanguarda. Como o material pode transportar electrões e iões, pode comunicar com o corpo de uma forma natural, e a sua química suave garante que o tecido o tolera – uma combinação que é crucial para aplicações médicas”, diz Tobias Abrahamsson, investigador da LOE e autor principal do artigo publicado na revista científica Química Aplicada.

Gravação aprimorada de sinais cerebrais e aplicações futuras

A equipe avaliou sua abordagem por meio de eletrodos de fotopadrão diretamente na pele de camundongos anestesiados. Esses testes revelaram registros significativamente melhores da atividade cerebral de baixa frequência em comparação com eletrodos de EEG metálicos convencionais.

“Como o método funciona em muitas superfícies diferentes, você também pode imaginar sensores embutidos nas roupas. Além disso, o método poderia ser usado para a fabricação em larga escala de circuitos eletrônicos orgânicos, sem solventes perigosos”, diz Tobias Abrahamsson.

A luz visível pode ser usada para criar eletrodos de plásticos condutores completamente sem produtos químicos perigosos. Isto é demonstrado num novo estudo realizado por investigadores das universidades de Linköping e Lund, na Suécia. Os eletrodos podem ser criados em diferentes tipos de superfícies, o que abre espaço para um novo tipo de sensores eletrônicos e médicos.

“Acho que isso é um avanço. É outra forma de criar eletrônicos que é mais simples e não requer nenhum equipamento caro”, diz Xenofon Strakosas, professor assistente do Laboratório de Eletrônica Orgânica, LOE, da Universidade de Linköping.

Os investigadores da LOE estão a trabalhar com plásticos condutores, também conhecidos como polímeros conjugados, para desenvolver novas tecnologias em áreas como medicina e energias renováveis. Os polímeros conjugados combinam as propriedades elétricas dos metais e semicondutores com a flexibilidade dos plásticos.

Os polímeros consistem em longas cadeias de hidrocarbonetos. Cada elo da cadeia é chamado de monômero. Quando os monômeros são conectados, os polímeros são formados. O processo, denominado polimerização, é frequentemente realizado utilizando produtos químicos fortes e por vezes tóxicos, o que limita a capacidade de ampliar o processo e utilizar a tecnologia, por exemplo, na medicina.

Os investigadores do Campus Norrköping, juntamente com colegas em Lund e Nova Jersey, conseguiram agora criar um método onde a polimerização pode ocorrer usando apenas luz visível. Isso é possível devido a monômeros solúveis em água especialmente projetados e desenvolvidos pelos pesquisadores. Assim, não são necessários produtos químicos tóxicos, luz UV prejudicial ou processos subsequentes para criar os eletrodos.

“É possível criar eletrodos em diferentes superfícies, como vidro, têxteis e até pele. Isso abre uma gama muito mais ampla de aplicações”, diz Xenofon Strakosas.

Na prática, a solução contendo os monómeros poderia ser colocada num substrato. Usando, por exemplo, um laser ou outra fonte de luz, é possível criar eletrodos em padrões intrincados diretamente na superfície. A solução que não é polimerizada pode então ser enxaguada e os eletrodos permanecem.

“As propriedades eléctricas do material estão na vanguarda. Como o material pode transportar electrões e iões, pode comunicar com o corpo de uma forma natural, e a sua química suave garante que o tecido o tolera – uma combinação que é crucial para aplicações médicas”, diz Tobias Abrahamsson, investigador da LOE e autor principal do artigo publicado na revista científica Química Aplicada.

Os pesquisadores testaram a tecnologia modelando eletrodos diretamente na pele de ratos anestesiados. Os resultados mostram uma clara melhoria no registro da atividade cerebral de baixa frequência em comparação com os eletrodos de EEG metálicos tradicionais.

“Como o método funciona em muitas superfícies diferentes, você também pode imaginar sensores embutidos nas roupas. Além disso, o método poderia ser usado para a fabricação em larga escala de circuitos eletrônicos orgânicos, sem solventes perigosos”, diz Tobias Abrahamsson.