Sensores de condicionamento físico de última geração podem fornecer percepções mais profundas sobre a saúde humana por meio de testes não invasivos de fluidos corporais. Um adesivo elástico desenvolvido na KAUST pode ajudar nessa abordagem, tornando mais fácil analisar o suor para biomarcadores críticos.

A transpiração humana contém traços de moléculas orgânicas que podem atuar como indicadores de saúde mensuráveis ​​- flutuações de glicose, por exemplo, pode apontar para problemas de açúcar no sangue, enquanto altos níveis de ácido láctico podem sinalizar deficiências de oxigênio. Para detectar essas moléculas, os pesquisadores estão desenvolvendo protótipos flexíveis que ficam na pele e direcionam o suor para eletrodos revestidos de enzimas especiais. A natureza específica da ligação enzima-substrato permite que esses sensores detectem eletricamente concentrações muito baixas de compostos alvo.

Um obstáculo com biossensores enzimáticos, Contudo, são suas vidas relativamente curtas. "Mesmo que a pele humana seja bastante macia, pode deslaminar a camada de enzima do biossensor, "diz Yongjiu Lei, um Ph.D. estudante da KAUST.

Lei e seus colegas no grupo de Husam Alshareef desenvolveram agora um sistema vestível que pode lidar com os rigores do contato com a pele e fornecer detecção de biomarcador aprimorada. O dispositivo deles funciona em uma máquina fina, cerâmica plana conhecida como MXene que se assemelha ao grafeno, mas contém uma mistura de átomos de carbono e titânio. A condutividade metálica e a baixa toxicidade deste material 2-D o tornam uma plataforma ideal para sensores de enzima, de acordo com estudos recentes.

A equipe anexou minúsculas nanopartículas de corante aos flocos de MXene para aumentar sua sensibilidade ao peróxido de hidrogênio, o principal subproduto das reações catalisadas por enzimas no suor. Então, eles encapsularam os flocos em fibras de nanotubos de carbono mecanicamente resistentes e transferiram o composto para uma membrana projetada para aspirar o suor sem se acumular. Um revestimento final de glicose ou enzimas lactose-oxidase completou a montagem do eletrodo.

Os novos eletrodos podem ser trocados repetidamente para dentro ou para fora de um adesivo de polímero elástico que absorve o suor e transmite os sinais medidos de peróxido de hidrogênio para uma fonte externa, como um smartphone. Quando a equipe colocou o biossensor em uma pulseira usada por voluntários em bicicletas ergométricas, eles viram as concentrações de lactose no suor aumentar e diminuir em correlação com as intensidades do treino. Mudanças nos níveis de glicose também podem ser rastreadas com tanta precisão no suor quanto no sangue.

"Estamos trabalhando com a KAUST e colaboradores internacionais sob a égide da Iniciativa de Sensores para integrar pequenos geradores elétricos no patch, "diz Alshareef, quem liderou o projeto. "Isso permitirá que o patch crie seu próprio poder para monitoramento de saúde personalizado."