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    Biossondas ultrastretchable e deformáveis ​​usando designs Kirigami

    Dispositivo ultrastretchable 'Kirigami' bioprobe. O dispositivo esticado (imagem superior) e o dispositivo colocado sobre o tecido biológico (imagem inferior). Crédito:Toyohashi University Of Technology.

    Uma equipe de pesquisa do Departamento de Engenharia de Informação Elétrica e Eletrônica e do Instituto de Pesquisa Interdisciplinar Inspirada na Eletrônica (EIIRIS) na Universidade de Tecnologia de Toyohashi desenvolveu uma biossonda ultrastretchable usando designs Kirigami. A biossonda baseada em Kirigami permite aos pesquisadores seguir a forma de amostras biológicas esféricas e grandes deformáveis, como tecidos do coração e do cérebro. Além disso, sua característica de força de baixa tensão reduz a força induzida nos órgãos, permitindo assim o registro de sinal biológico minimamente invasivo. Os resultados de suas pesquisas serão publicados em Materiais Avançados de Saúde em 8 de dezembro, 2017

    A alta elasticidade e deformabilidade são propriedades promissoras para aumentar as aplicações de eletrônicos de filme flexível, incluindo sensores, atuadores, e coletores de energia. Em particular, eles têm grande potencial para aplicações relacionadas a amostras biológicas moles tridimensionais, como órgãos e tecidos que exibem mudanças grandes e rápidas em sua área de superfície e volume (por exemplo, um coração batendo). Contudo, dispositivos extensíveis baseados em elastômero convencionais requerem uma grande força de deformação para esticá-los, que surge de uma propriedade material intrínseca. Isso torna impossível acompanhar a deformação dos tecidos biológicos moles, evitando assim a deformação natural e o crescimento. Para aplicações de dispositivos pertencentes a amostras biológicas moles, é extremamente importante reduzir a característica de força de deformação dos dispositivos extensíveis para realizar medições de baixa invasividade e seguras.

    Uma equipe de pesquisa do Departamento de Engenharia Elétrica e Eletrônica da Informação e do EIIRIS da Toyohashi University of Technology desenvolveu uma biossonda ultrastretchable usando designs Kirigami.

    Filme fabricado de parileno 'Kirigami'. Crédito:Toyohashi University Of Technology.

    "Para realizar a biossonda ultrastretchable com característica de força de baixa tensão, usamos um design Kirigami como o padrão do dispositivo. A característica notável do Kirigami é que os materiais rígidos e não extensíveis podem ser tornados mais extensíveis em comparação com outros materiais extensíveis à base de elastômero. O mecanismo de alongamento é baseado em uma dobra fora do plano da película fina ao invés do alongamento do material; Portanto, a característica de tensão de tensão é extremamente baixa em comparação com os dispositivos extensíveis à base de elastômero, "explica o primeiro autor do artigo, Ph.D. candidato Yusuke Morikawa.

    O líder da equipe de pesquisa, Professor Associado Takeshi Kawano, disse, "A ideia germinou em minha mente uma manhã quando acordei e vi meu filho brincando com Origami e Kirigami. Eu o vi perceber a alta elasticidade do papel ao criar os designs de Kirigami. Isso me fez pensar se é possível desenvolver eletrônicos extensíveis usando o conceito de Kirigami. Surpreendentemente, nossos estudos preliminares em filmes de parileno à base de Kirigami por tecnologia de sistemas microeletromecânicos exibiram alta elasticidade de 1, 100%. Além disso, estamos extremamente entusiasmados com o fato de que as bioprobes fabricadas à base de Kirigami possuem as vantagens distintas de alta elasticidade e deformabilidade, e são capazes de registrar sinais biológicos da superfície cortical e do coração batendo de um camundongo. "

    Dispositivo de biossonda Kirigami esticado por uma pinça. Crédito:Toyohashi University Of Technology.

    A equipe de pesquisa acredita que as biossondas baseadas em Kirigami também podem ser usadas para sondar tecidos e órgãos que exibem mudanças dependentes do tempo em sua superfície e volume devido ao crescimento ou doença. Espera-se que isso leve à eventual realização de um método de medição completamente novo que pode ser fundamental para a compreensão dos mecanismos que regem o crescimento e doenças como o Alzheimer.


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