Os sensores são feitos com tinta em tudo similar às tintas comuns - incluindo o modo de tingimento.
[Imagem: Tufts University]
Tintas inteligentes
Talvez não seja necessário colocar tanta eletrônica nas roupas inteligentes e outras tecnologias de vestir.
Giusy Matzeu e seus colegas da Universidade de Tufts, nos EUA, demonstraram que é possível fabricar roupas dotadas de sensores usando apenas tintas funcionalizadas - tintas comuns às quais são adicionados compostos para lhes dar a função desejada.
Além de poderem ser dispersas por toda a roupa sem causar qualquer desconforto e nem submeterem os ainda delicados circuitos eletrônicos flexíveis a esforços excessivos, a técnica permite simplesmente trocar as tintas comuns usadas hoje nos tecidos por tintas especiais, projetadas como sensores.
O segredo está justamente nesses aditivos, feitos com moléculas capazes de reagir e identificar compostos químicos específicos liberados pelo corpo humano.
Tinta funcionalizada com seda
Mesmo os aditivos usados para dar funcionalidades às tintas são bem conhecidos da indústria têxtil: Os componentes que tornam possível fabricar essas "tintas sensoriais" são compostos à base de seda biologicamente ativadas, combinados com um espessante (alginato de sódio) e um plastificante (glicerol).
Mas é o substrato de seda solúvel que permite incorporar várias moléculas "repórter", como indicadores sensíveis ao pH ou enzimas, como lactato oxidase, para indicar os níveis de lactato no suor - o primeiro pode ser um indicador de saúde da pele ou de desidratação, enquanto o último pode indicar os níveis de fadiga do usuário.
E a versatilidade da proteína fibroína da seda permite criar muitos outros derivados, bastando adicionar-lhe as moléculas ativas, como corantes quimicamente sensíveis, enzimas, anticorpos e muito mais. Embora muitas dessas moléculas repórter possam ser tipicamente instáveis por si mesmas, elas se tornam estáveis quando incorporadas à fibroína de seda na formulação da tinta.
As tintas funcionalizadas podem então ser impressas em têxteis, como roupas, sapatos, máscaras faciais ou mesmo papéis de parede, em padrões complexos e em alta resolução, fornecendo um mapa detalhado da resposta fisiológica do corpo, da exposição humana a algum elemento no ambiente ou de poluentes presentes no ambiente.
O segredo está na funcionalização das tintas.
[Imagem: Giusy Matzeu et al. - 10.1002/adma.202001258]
Para roupas e paredes
Apenas as mudanças na cor apresentadas pelas tintas podem fornecer uma dica visual para a presença ou ausência de um analito, mas o uso de uma análise de imagem por câmera pode captar informações ainda mais precisas sobre a quantidade e a distribuição das substâncias alvo - o programa de teste desenvolvido pela equipe faz um mapeamento do corpo com resolução submilímétrica.
"A técnica de serigrafia fornece o equivalente a ter um grande arranjo multiplexado de sensores cobrindo extensas áreas do corpo, se usado como uma vestimenta, ou mesmo em grandes superfícies, como interiores de salas," disse Matzeu. "Juntamente com a análise de imagem, podemos obter um mapa de alta resolução das reações de cores em uma grande área e obter mais informações sobre o estado fisiológico ou ambiente geral. Em teoria, poderíamos estender esse método para rastrear a qualidade do ar ou dar suporte ao monitoramento ambiental para epidemiologia."
A tecnologia das roupas sensoriais se baseia em trabalhos anteriores dos mesmos pesquisadores, que desenvolveram 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 pela mudança de cores.
Bibliografia:
Artigo: Large-scale patterning of reactive surfaces for wearable and environmentally deployable sensors
Autores: Giusy Matzeu, Laia Mogas-Soldevila, Wenyi Li, Arin Naidu, Trent H. Turner, Roger Gu, Patricia R. Blumeris, Patrick Song, Daniel G. Pascal, Giulia Guidetti, Meng Li, Fiorenzo G. Omenetto
Revista: Advanced Materials
DOI: 10.1002/adma.202001258
