SERS, ou espectroscopia Raman aprimorada de superfície, é um método de detectar a presença de um produto químico indiretamente usando luz laser e um sensor especializado. A malha de ouro fornece uma superfície ideal para fazer medições, pois não interfere com a substância que está sendo medida. Crédito:Goda et al.
Os pesquisadores criaram um sensor ultrafino especial, feito de ouro, que pode ser fixado diretamente na pele sem irritação ou desconforto. O sensor pode medir diferentes biomarcadores ou substâncias para realizar análises químicas no corpo. Ele funciona usando uma técnica chamada espectroscopia Raman, onde a luz do laser direcionada ao sensor é alterada ligeiramente dependendo de quaisquer produtos químicos presentes na pele naquele ponto. O sensor pode ser ajustado para ser extremamente sensível e robusto o suficiente para uso prático.
A tecnologia vestível não é novidade. Talvez você ou alguém que você conheça use um smartwatch. Muitos deles podem monitorar certos assuntos de saúde, como frequência cardíaca, mas atualmente não podem medir assinaturas químicas que podem ser úteis para diagnóstico médico. Smartwatches ou monitores médicos mais especializados também são relativamente volumosos e muitas vezes bastante caros. Impulsionada por tais deficiências, uma equipe composta por pesquisadores do Departamento de Química da Universidade de Tóquio buscou uma nova maneira de detectar várias condições de saúde e questões ambientais de maneira não invasiva e econômica.
"Alguns anos atrás, encontrei um método fascinante para produzir componentes eletrônicos robustos e elásticos de outro grupo de pesquisa da Universidade de Tóquio", disse Limei Liu, pesquisador visitante na época do estudo e atualmente professor da Universidade de Yangzhou em China. "Esses dispositivos são feitos de fios ultrafinos revestidos com ouro, então podem ser presos à pele sem problemas, pois o ouro não reage nem irrita a pele de forma alguma. Como sensores, eles se limitavam a detectar movimento, e estávamos procurando para algo que pudesse detectar assinaturas químicas, biomarcadores e drogas. Então, desenvolvemos essa ideia e criamos um sensor não invasivo que superou nossas expectativas e nos inspirou a explorar maneiras de melhorar ainda mais sua funcionalidade."
O nanomesh de ouro em diferentes ampliações. As fibras individuais têm cerca de um quinto centésimo da espessura do cabelo humano. Crédito:Goda et al.
O principal componente do sensor é a malha fina de ouro, pois o ouro não é reativo, o que significa que quando entra em contato com uma substância que a equipe deseja medir – por exemplo, um potencial biomarcador de doença presente no suor – ele não altera quimicamente essa substância . Mas, em vez disso, como a malha de ouro é tão fina, ela pode fornecer uma superfície surpreendentemente grande para esse biomarcador se ligar, e é aí que entram os outros componentes do sensor.
À medida que um laser de baixa potência é apontado para a malha dourada, parte da luz do laser é absorvida e parte é refletida. Da luz refletida, a maioria tem a mesma energia que a luz incidente. No entanto, alguma luz que entra perde energia para o biomarcador ou outra substância mensurável, e a discrepância de energia entre a luz refletida e a incidente é exclusiva da substância em questão. Um sensor chamado espectrômetro pode usar essa impressão digital de energia única para identificar a substância. Este método de identificação química é conhecido como espectroscopia Raman.
"Atualmente, nossos sensores precisam ser ajustados para detectar substâncias específicas, e queremos aumentar ainda mais a sensibilidade e a especificidade no futuro", disse o professor assistente Tinghui Xiao. “Com isso, achamos que aplicativos como monitoramento de glicose, ideal para diabéticos, ou até mesmo detecção de vírus, podem ser possíveis”.
"Também há potencial para o sensor trabalhar com outros métodos de análise química além da espectroscopia Raman, como análise eletroquímica, mas todas essas ideias exigem muito mais investigação", disse o professor Keisuke Goda. “De qualquer forma, espero que esta pesquisa possa levar a uma nova geração de biossensores de baixo custo que possam revolucionar o monitoramento da saúde e reduzir o ônus financeiro dos cuidados de saúde”.
Apesar de muito fino, o sensor de nanomesh dourado é muito durável e pode ser esticado e deformado sem quebrar. Portanto, ele pode ser aderido a muitos tipos diferentes de superfícies - não apenas à pele humana - para diferentes propósitos de detecção. Crédito:Goda et al.
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