Los investigadores de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Tufts han desarrollado tintas basadas en biomateriales que responden y cuantifican los químicos liberados del cuerpo por ejemplo, en el sudor y potencialmente otros biofluidos o en el entorno circundante cambiando el color. Las tintas se pueden imprimir en serigrafía entextiles como ropa, zapatos o incluso máscaras faciales en patrones complejos y en alta resolución, que proporcionan un mapa detallado de la respuesta o exposición humana. El avance en la detección ponible, informó en Materiales avanzados , podría detectar y cuantificar simultáneamente una amplia gama de condiciones biológicas, moléculas y, posiblemente, patógenos sobre la superficie del cuerpo utilizando prendas y uniformes convencionales.
"El uso de nuevas tintas bioactivas con el método muy común de serigrafía abre oportunidades prometedoras para la producción en masa de telas suaves y portátiles con gran cantidad de sensores que podrían aplicarse para detectar una variedad de condiciones", dijo FiorenzoOmenetto, autor correspondiente y profesor de ingeniería Frank C. Doble en la Escuela de Ingeniería de Tufts, "las telas pueden terminar en uniformes para el lugar de trabajo, ropa deportiva o incluso en muebles y estructuras arquitectónicas".
Los dispositivos de detección portátiles han atraído un interés considerable en el monitoreo del rendimiento y la salud humana. Muchos de estos dispositivos se han inventado incorporando dispositivos electrónicos en parches portátiles, pulseras y otras configuraciones que monitorean información fisiológica localizada o general, como la frecuencia cardíaca o la glucosa en sangre.La investigación presentada por el equipo de Tufts adopta un enfoque complementario diferente: detección colorimétrica, no electrónica, de un número teóricamente muy grande de analitos utilizando prendas de detección que pueden distribuirse para cubrir áreas muy grandes: cualquier cosa, desde un parche hasta todo el cuerpo,y más allá.
Los componentes que hacen posible las prendas sensibles son tintas basadas en seda activadas biológicamente. El sustrato de seda soluble en estas formulaciones de tinta puede modificarse incorporando varias moléculas "informadoras", como indicadores sensibles al pH o enzimas como la lactato oxidasa paraindican los niveles de lactato en el sudor. El primero podría ser un indicador de la salud de la piel o la deshidratación, mientras que el segundo podría indicar los niveles de fatiga del usuario. Se pueden crear muchos otros derivados de las tintas debido a la versatilidad de la proteína de fibroína de seda.modificándolo con moléculas activas tales como colorantes químicamente sensibles, enzimas, anticuerpos y más. Si bien las moléculas indicadoras pueden ser inestables por sí mismas, pueden volverse estables cuando se integran dentro de la fibroína de seda en la formulación de tinta.
Las tintas están formuladas para aplicaciones de serigrafía combinándolas con un espesante alginato de sodio y un plastificante glicerol. Las tintas biológicas imprimibles por serigrafía se pueden usar como cualquier tinta desarrollada para serigrafía, por lo que se pueden aplicar no soloa la ropa pero también a varias superficies como madera, plásticos y papel para generar patrones que van desde cientos de micras hasta decenas de metros. Si bien los cambios de color presentados por las tintas pueden proporcionar una señal visual de la presencia o ausencia de un analito,El uso del análisis de imágenes de cámara escaneando las prendas u otro material puede recopilar información más precisa sobre la cantidad y la alta resolución, mapeo submilimétrico.
La tecnología se basa en el trabajo anterior de los mismos investigadores que desarrollan tintas de seda bioactivas formuladas para la impresión de inyección de tinta para crear placas de Petri, sensores de papel y guantes de laboratorio que pueden indicar contaminación bacteriana al cambiar los colores.
"El enfoque de serigrafía proporciona el equivalente a tener una disposición grande y multiplexada de sensores que cubren áreas extensas del cuerpo, si se usa como prenda, o incluso en superficies grandes como el interior de la habitación", dijo Giusy Matzeu, profesor asistente de investigaciónde ingeniería biomédica en la Tufts School of Engineering y primer autor del artículo. "Junto con el análisis de imágenes, podemos obtener un mapa de alta resolución de las reacciones de color en un área grande y obtener más información sobre el estado fisiológico o ambiental general. En teoría, podríamosextender este método para rastrear la calidad del aire o apoyar el monitoreo ambiental para la epidemiología "
El hecho de que el método utilice técnicas de impresión comunes también abre caminos en aplicaciones creativas, algo explorado por Laia Mogas-Soldevila, arquitecta y recién graduada de doctorado en Tufts en el SilkLab de Omenetto. Mogas-Soldevila ha ayudado a crear hermosos tapices, mostrandoen museos de los Estados Unidos y Europa. Las pantallas son interactivas, lo que permite a los visitantes rociar diferentes productos químicos no tóxicos sobre la tela y ver cómo se transforman los patrones ". Este es realmente un gran ejemplo de cómo el arte y la ingeniería pueden beneficiarse deinspirarse mutuamente ", dijo Mogas-Soldevila." Las tintas de ingeniería abren una nueva dimensión en tapices y superficies interactivas y receptivas, mientras que el arte de la serigrafía de 1,000 años de antigüedad ha proporcionado una base muy adecuada para la necesidad de una alta calidad moderna.resolución, superficie de detección portátil "
La investigación fue apoyada por subvenciones del Centro de Investigación, Desarrollo e Ingeniería de Soldados Natick del Ejército de EE. UU. W911QY-15-2-0001, la Oficina de Investigación Naval N00014-19-1-2399 y un obsequio delFundación Stavros Niarchos SNF.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Tufts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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