Protótipo de sensor de vestir que pode ser valioso para atletas que procuram medições de desempenho em tempo real.[Imagem: Olga Kasimova/KAUST]
Monitoramento do suor
Nanomateriais ultrafinos, conhecidos como MXenos (pronuncia-se mecsenos), prometem tornar mais fácil monitorar o bem-estar de uma pessoa por meio da análise de sua transpiração.
Embora compartilhem uma natureza bidimensional semelhante ao grafeno, os MXenos são compostos de metais não tóxicos, como o titânio, em combinação com átomos de carbono ou nitrogênio.
Com condutividade elétrica naturalmente alta e cargas superficiais fortes, os MXenos são candidatos interessantes para produzir biossensores que podem detectar pequenas mudanças nas concentrações químicas.
Kang Lee e seus colegas da Universidade de Ciência e Tecnologia Rei Abdullah (Arábia Saudita) combinaram folhas de MXeno com hidrogéis, polímeros cheios de água que são compatíveis com os tecidos humanos e ainda são capazes de se esticar, acomodando-se aos movimentos do corpo.
Curiosamente, a equipe descobriu que altos níveis de íons móveis no hidrogel produziram uma forte sensibilidade à deformação mecânica que ocorre conforme a pessoa se exercita.
"Inicialmente, as folhas de MXeno são orientadas aleatoriamente dentro do hidrogel, mas depois que você aplica pressão sobre elas, as folhas ficam mais orientadas horizontalmente," explicou o professor Husam Alshareef. "Como os MXenos têm uma alta concentração de cargas negativas em suas superfícies, os arranjos horizontais afetam fortemente os movimentos iônicos dentro do hidrogel e, portanto, podemos medir diferentes níveis de mudança de pressão."
Sensor de cansaço
De posse dessas informações, a equipe desenvolveu um protótipo de sensor vestível, que se mostrou capaz de rastrear o movimento muscular, produzindo padrões distintos de resistência elétrica à medida que o estresse mecânico aumentava. Esses padrões, por sua vez, mudaram instantaneamente quando o sensor foi exposto a íons adicionais na forma de soluções ácidas ou básicas.
Isso levou a equipe a perceber que seu dispositivo pode ser usado para correlacionar as mudanças de pH no suor com o acúmulo do ácido lático, indutor de fadiga nas células musculares.
"À medida que nos exercitamos e nossos músculos se cansam, o sensor vê o novo ambiente químico e produz diferentes curvas de resistência elétrica versus estresse," disse Lee. "Ao comparar essas curvas com as curvas de referência de um determinado sensor, podemos determinar o pH do suor e o quão cansado está o músculo."
A ideia agora é dotar o sensor de conectividade Bluetooth para criar sensores vestíveis para atletas que procuram medições de desempenho em tempo real.
"O desafio mais sério é a estabilidade a longo prazo do sensor, por isso estamos procurando alterar composições e designs em experimentos futuros," disse Alshareef.