Nuevos tejidos inteligentes de tintas bioactivos monitorean el cuerpo y el medio ambiente mediante el cambio de color

"El uso de nuevas tintas bioactivos con el método muy común de impresión de la pantalla se abre prometiendo oportunidades para la producción en masa de tejidos blandos, usable con gran número de sensores que se podrían aplicar para detectar una amplia gama de condiciones", dijo Fiorenzo Omenetto, autor y el profesor Frank C. Doble de Ingeniería de la Facultad de Ingeniería de Tufts' correspondiente. "Los tejidos pueden terminar en los uniformes para el lugar de trabajo, ropa de deporte, o incluso en los muebles y estructuras arquitectónicas."

dispositivos de detección portátiles han atraído un interés considerable en la supervisión del rendimiento y la salud humana. Muchos de tales dispositivos se han inventado la incorporación de la electrónica en parches usable, muñequeras, y otras configuraciones que monitor, ya sea localizado o general de información fisiológica tal como la frecuencia cardíaca o la glucosa en sangre. La investigación presentada por el equipo de Tufts toma un enfoque complementario, no electrónico, la detección colorimétrica diferente de un teóricamente muy gran número de analitos utilizando prendas de detección que puede ser distribuido para cubrir áreas muy grandes: nada de un parche para todo el cuerpo, y más allá.

Los componentes que hacen posible las prendas de detección se activan biológicamente tintas a base de seda. El sustrato de seda soluble en estas formulaciones de tinta puede ser modificado mediante la incorporación de diferentes moléculas "informadores", tales como indicadores sensibles al pH, o enzimas como la oxidasa de lactato para indicar los niveles de lactato en el sudor. El primero podría ser un indicador de la salud o la deshidratación de la piel, mientras que el último podría indicar los niveles de fatiga del usuario. Muchos otros derivados de las tintas se pueden crear debido a la versatilidad de la proteína de fibroína de seda mediante la modificación con moléculas activas tales como tintes químicamente sensibles, enzimas, anticuerpos y más. Mientras que las moléculas informadoras podría ser inestable por su propia cuenta, pueden convertirse en estable en almacenamiento cuando está incrustada dentro de la fibroína de seda en la formulación de tinta.

Las tintas se formulan para aplicaciones de impresión de pantalla mediante la combinación con un espesante (alginato sódico) y un plastificante (glicerol). La pantalla imprimibles bio-tintas se pueden utilizar como cualquier tinta desarrollado para la impresión de la pantalla, y así se pueden aplicar no sólo a la ropa, sino también a diversas superficies tales como madera, plástico y papel para generar patrones que van desde cientos de micras a decenas de metros . Mientras que los cambios en el color presentados por las tintas pueden proporcionar una indicación visual de la presencia o ausencia de un analito, el uso de análisis de imágenes de cámaras de barrido las prendas u otro material puede recoger información más precisa sobre la cantidad y la alta resolución, la cartografía submilimétrica .

La tecnología se basa en un trabajo anterior de los mismos investigadores que desarrollan tintas de seda bioactivos formulados para inyección de tinta de impresión para crear placas de Petri, sensores de papel y guantes de laboratorio que pueden indicar la contaminación bacteriana por los colores cambiantes.

"El enfoque de la impresión de pantalla proporciona el equivalente de tener un arreglo grande, multiplexada de sensores que cubren amplias áreas del cuerpo, si se usan como una prenda de vestir, o incluso en superficies grandes tales como interiores de la habitación", dijo Giusy Matzeu, profesor asistente de investigación de biomédica ingeniería en la Escuela de ingeniería de Tufts y el primer autor del artículo. "Junto con el análisis de imágenes, se puede obtener una alta resolución de reacciones de color mapof más de un área grande y conseguir más información sobre fisiológico general o estado del medio ambiente. En teoría, se podría extender este método para realizar un seguimiento de la calidad del aire, o la monitorización del entorno para la epidemiología. "

El hecho de que el método utiliza técnicas de impresión comunes también abre nuevas vías en aplicaciones creativas, algo explorado por Laia Mogas-Soldevila, arquitecto y recién graduado en Tufts en SilkLab de Omenetto. Mogas-Soldevila ha ayudado a crear bellos tapices, mostrándolos en los museos de todo Estados Unidos y Europa. Las pantallas son interactivos, lo que permite a los visitantes a pulverizar diferentes productos químicos, no tóxicos sobre el tejido y ver transforman los patrones. "Esto es realmente un gran ejemplo de cómo el arte y la ingeniería pueden obtener de e inspirar a los demás", dijo Mogas-Soldevila. "Las tintas de ingeniería abren una nueva dimensión en, tapices y superficies interactivas sensibles, mientras que el arte de 1.000 años de antigüedad de la serigrafía ha proporcionado una base bien adaptado a la necesidad de un moderno de alta resolución, superficie de detección portátil."

La investigación fue apoyada por subvenciones de los EE.UU. Army Natick Soldado de Investigación, Desarrollo e Ingeniería (W911QY-15-2-0001), la Oficina de Investigación Naval (N00014-19-1-2399), y un regalo de la Stavros Niarchos Fundación (SNF).

fuente: Tufts University. "New smart fabrics from bioactive inks monitor body and environment by changing color: Bioactive inks printed on wearable textiles can map conditions over the entire surface of the body." ScienceDaily. ScienceDaily, 5 June 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200605111234.htm>.