Fapesp: Sensor vestível em material natural analisa substâncias presentes no suor

[São Paulo] – 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, 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, ele 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 Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (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.

Um artigo a respeito da novidade foi publicado no periódico Talanta, sob o título 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 à Agência Fapesp 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.

Funcionamento

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. O aparelho consegue detectar vários biomarcadores, como sódio, potássio, ácido úrico, ácido láctico e glicose, entre outros.

“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.

Reações químicas

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”, enfatiza Paulo Augusto Raymundo Pereira, o outro autor principal do artigo, à Agência Fapesp.

“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 (em inglês) pode ser acessado em https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0039914020304446?via%3Dihub.

Fonte: SP notícias

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