I dispositivi bioelettronici indossabili che si attaccano alla pelle e misurano cose come la temperatura, i ritmi cardiaci e altri organi vitali sono in genere dispositivi complessi che utilizzano materiali moderni per fare il loro lavoro. Tendono ad essere difficili da produrre, costosi e fragili, e quindi non sono ancora ampiamente disponibili.
Incredibilmente, i ricercatori dell’Università del Missouri hanno ora escogitato un modo per usare nient’altro che matite di grafite e carta per ufficio per creare dispositivi bioelettronici altamente funzionali. Riferiscono i loro risultati in Proceedings of the National Academy of Sciences. Per mostrare la vasta fascia di possibilità, il team ha sviluppato dispositivi sulla pelle in grado di misurare la temperatura corporea, rilevare i segnali dell’elettrocardiografia (ECG) e valutare il sudore per pH, acido urico e glucosio. Hanno anche creato un dispositivo transdermico di rilascio di farmaci che può essere indossato sulla pelle per una terapia prolungata e un raccoglitore elettrico che utilizza l’umidità per generare energia, che può essere utile per alimentare l’elettronica usurata dalla pelle.
Il team del Missouri ha scoperto che le matite ricche di grafite (oltre il 90%) conducono elettricità sufficiente per le comuni applicazioni di rilevamento biomedico. Diversi modelli disegnati sulla carta convenzionale per ufficio fungono da sensori e dispositivi più complessi, come la raccoglitrice di energia, sono solo pezzi di carta stratificati e più inchiostro di grafite. Secondo quanto riferito, l’approccio è così facile da usare che i pazienti stessi saranno in grado di disegnare sensori su carta e applicarli senza uscire di casa.
“Ad esempio, se una persona ha un problema di sonno, potremmo disegnare un dispositivo biomedico che potrebbe aiutare a monitorare i livelli di sonno di quella persona”, ha detto Zheng Yan, l’autore corrispondente dello studio. “O in classe, un insegnante potrebbe coinvolgere gli studenti incorporando la creazione di un dispositivo indossabile che utilizza matite e carta in un piano di lezioni. Inoltre, questo approccio economico e facilmente personalizzabile potrebbe consentire agli scienziati di condurre ricerche a casa, ad esempio durante una pandemia. “
La tecnologia ha numerosi vantaggi, come il prezzo basso, l’accessibilità fantastica, il basso impatto ambientale e durante la pandemia in corso COVID-19 c’è sicuramente qualcosa per poter creare e utilizzare in modo indipendente sensori medici.
Il team del Missouri promette di continuare ad espandere la loro metodologia per creare altri dispositivi per il monitoraggio del corpo ed espandere il loro approccio per altri usi.
Dall’abstract dello studio in Atti della National Academy of Sciences :
I dispositivi abilitati possono eseguire il monitoraggio in tempo reale, continuo e ad alta fedeltà di una gamma di segnali biofisici e biochimici vitali da corpi umani, tra cui temperature della pelle, elettrocardiogrammi, elettromiogrammi, ritmi alfa, beta e theta, frequenza cardiaca istantanea, respiratoria tassi e pH del sudore, acido urico e glucosio, nonché fornire stimolazioni termiche programmate. In particolare, le qualità dei segnali registrati sono paragonabili a quelle misurate con metodi convenzionali. Inoltre, i raccoglitori di energia per l’umidità vengono preparati creando una distribuzione gradiente di gruppi contenenti ossigeno su carte da ufficio tra elettrodi disegnati a matita. Un dispositivo a unità singola (0,87 cm 2) può generare una tensione sostenuta fino a 480 mV per oltre 2 ore dall’umidità ambientale. Inoltre, vengono esplorate antenne a matita su carta, circuiti bidimensionali (2D) e tridimensionali (3D) con diodi luminosi (LED) e batterie, assemblaggio riconfigurabile ed elettronica biodegradabile (basata su carte solubili in acqua) .
Studio in PNAS : elettronica su pelle a matita e carta