Uma pesquisa científica internacional com participação do Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP) apresentou resultados promissores no desenvolvimento de uma tecnologia que poderá transformar a maneira como a saúde humana é monitorada. O estudo utiliza sensores de grafeno capazes de identificar, em poucos segundos, alterações químicas importantes para o funcionamento do organismo.
A investigação, publicada na revista científica Biosensors and Bioelectronics, reuniu pesquisadores do Imperial College London, no Reino Unido, da Universidade de Catania, na Itália, e da USP São Carlos. Entre os participantes brasileiros estão o pesquisador Thiago Serafim Martins e o professor Osvaldo Novais de Oliveira Junior, do IFSC/USP.
O avanço abre perspectivas para a criação de dispositivos eletrônicos flexíveis que, futuramente, poderão ser utilizados diretamente sobre a pele, permitindo acompanhar determinados indicadores fisiológicos durante atividades físicas e outras situações que exijam monitoramento.
Como funciona o sensor de grafeno desenvolvido com participação da USP São Carlos?
O grafeno é um material formado por uma camada extremamente fina de carbono, conhecido por sua resistência, flexibilidade e excelente capacidade de conduzir eletricidade.
Essas propriedades permitem sua utilização na fabricação de sensores eletrônicos pequenos e sensíveis, capazes de identificar alterações químicas em diferentes ambientes.
Na pesquisa, os cientistas desenvolveram dispositivos para detectar variações de três indicadores importantes para o organismo: o pH, que representa o nível de acidez, e as concentrações de sódio e potássio, minerais essenciais para o equilíbrio dos líquidos corporais, a atividade muscular e a transmissão de impulsos nervosos.
Um dos principais diferenciais da tecnologia é a possibilidade de realizar medições simultâneas de dois indicadores, como pH e sódio ou pH e potássio, sem interferências significativas entre os resultados.
Sensor consegue identificar alterações em até oito segundos
Os testes laboratoriais demonstraram elevada sensibilidade dos sensores desenvolvidos pelos pesquisadores.
O equipamento conseguiu identificar alterações de apenas 0,016 unidade de pH, apresentando tempos de resposta entre dois e oito segundos.
Outro resultado importante foi a resistência do dispositivo às deformações físicas. Durante os experimentos, os sensores mantiveram desempenho satisfatório mesmo quando submetidos a curvaturas de até 120 graus e a 500 ciclos de flexão.
Essa característica é considerada fundamental para futuras aplicações em tecnologias vestíveis, que precisam acompanhar os movimentos do corpo sem comprometer seu funcionamento.
Tecnologia poderá permitir monitoramento da saúde pelo suor
Uma das possibilidades mais interessantes apresentadas pela pesquisa é a utilização dos sensores para acompanhar alterações químicas presentes no suor humano.
Nos experimentos realizados com suor artificial, os dispositivos conseguiram detectar variações de pH, sódio e potássio.
Os pesquisadores também realizaram testes com soluções que simulam determinadas características dos líquidos encontrados em feridas, ampliando as perspectivas de aplicação da tecnologia.
No futuro, sensores semelhantes poderão integrar pequenos adesivos eletrônicos colocados sobre a pele, permitindo acompanhar indicadores químicos durante exercícios físicos e outras atividades.
Entretanto, os cientistas ressaltam que a tecnologia ainda está em fase de desenvolvimento e precisa passar por estudos adicionais e validação clínica em seres humanos antes de ser utilizada para acompanhamento médico.
Uma das limitações é que as concentrações de sódio e potássio encontradas no suor não correspondem necessariamente aos níveis dessas substâncias no sangue.
Portanto, os resultados não significam que os sensores já possam substituir exames laboratoriais convencionais.
Pesquisa pode contribuir para uma medicina mais preventiva
Além da rapidez e da sensibilidade, outra vantagem da tecnologia está na possibilidade de fabricação por processos de impressão.
Esse método poderá facilitar a produção em maior escala e, potencialmente, reduzir os custos dos dispositivos no futuro.
A participação da USP São Carlos na investigação também evidencia a contribuição da ciência brasileira para o desenvolvimento de tecnologias voltadas à saúde.
A colaboração entre pesquisadores de diferentes países e instituições demonstra como a integração de conhecimentos em física, química, eletrônica e biotecnologia pode resultar em soluções inovadoras.
Embora ainda sejam necessárias novas etapas de pesquisa, os resultados representam um avanço no desenvolvimento de sensores que poderão aproximar o monitoramento fisiológico do cotidiano das pessoas.
A expectativa é que tecnologias desse tipo contribuam, futuramente, para uma medicina mais preventiva, personalizada e capaz de acompanhar determinados sinais do organismo de maneira contínua.
Confira o estudo científico original
A pesquisa foi publicada na revista internacional Biosensors and Bioelectronics e está disponível para consulta no portal do Instituto de Física de São Carlos.
Acesse o estudo científico completo em PDF
Com informações de Rui Sintra – IFSC/USP.
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