Novos tecidos inteligentes de tintas bioativos monitorar corpo e ambiente mudando a cor

"A utilização de novas tintas bioactivos com o método muito comum de serigrafia abre prometendo oportunidades para a produção em massa de, tecidos usáveis ​​macios com um grande número de sensores que poderiam ser aplicados para detectar uma gama de condições," disse Fiorenzo Omenetto, autor eo Frank C. Professor Doble de Engenharia da Escola de Engenharia Tufts' correspondente. "Os tecidos podem acabar em uniformes para o local de trabalho, vestuário de desporto, ou mesmo em móveis e estruturas arquitetônicas."

dispositivos sensores wearable têm atraído um interesse considerável na monitorização do desempenho e da saúde humana. Muitos de tais dispositivos têm sido inventados que incorpora electrónica em manchas usáveis, pulseiras, e outras configurações que monitor, quer localizadas ou de informação geral fisiológico, tais como frequência cardíaca ou de glucose no sangue. A investigação apresentada pela equipa Tufts tem uma abordagem complementar, não electrónicos, detecção diferente, colorimétrico de um teoricamente muito grande número de analitos utilizando peças de vestuário de detecção que pode ser distribuído para cobrir áreas muito grandes: nada a partir de um penso para todo o corpo, e além.

Os componentes que fazem as peças de vestuário de detecção possível, são biologicamente activada tintas à base de seda. O substrato de seda solúvel nestas formulações de tinta pode ser modificado por incorporação de várias moléculas de "repórter", tal como indicadores sensíveis ao pH, ou enzimas como a oxidase de lactato para indicar os níveis de lactato no suor. O primeiro poderia ser um indicador de saúde da pele ou desidratação, enquanto o último pode indicar níveis de fadiga do utente. Muitos outros derivados das tintas pode ser criado devido à versatilidade da proteína de fibroína de seda, modificando-o com moléculas activas, tais como corantes quimicamente sensíveis, enzimas, anticorpos e mais. Embora as moléculas repórter pode ser instável por conta própria, eles podem tornar-se estável em armazenamento quando incorporada dentro da fibroína de seda na formulação de tinta.

As tintas são formulados para aplicações de impressão de tela através da combinação com um agente espessante (alginato de sódio) e um plastificante (glicerina). A tela para impressão bio-tintas podem ser utilizadas como qualquer tinta desenvolvido para a impressão de tela, e por isso pode ser aplicado não apenas para vestuário, mas também para várias superfícies, tais como madeira, plásticos e papel para gerar padrões que variam a partir de centenas de microns até dezenas de metros . Embora as alterações na cor apresentados pelas tintas podem fornecer uma indicação visual da presença ou ausência de um analito, o uso de análise de imagem de câmara digitalizar as peças de vestuário ou outro material pode recolher informação mais precisa em termos de quantidade e de alta resolução, o mapeamento de sub-milímetros .

A tecnologia baseia-se em trabalhos anteriores pelos mesmos pesquisadores em desenvolvimento tintas seda bioativos formulados para jato de tinta de impressão para criar pratos de petri, sensores de papel e luvas de laboratório que podem indicar contaminação bacteriana pela mudança de cores.

"A abordagem serigrafia fornece o equivalente a ter um grande arranjo, multiplexado de sensores que cobrem grandes áreas do corpo, se usado como uma peça de vestuário, ou mesmo em grandes superfícies, tais como interiores de apartamentos," disse Giusy Matzeu, professor assistente pesquisa de biomédica engenharia da Tufts Escola de Engenharia e primeiro autor do papel. "Juntamente com análise de imagem, podemos obter uma alta resolução reacções de cor mapof sobre uma grande área e ter mais conhecimento sobre fisiológico global ou o estado do meio ambiente. Em teoria, poderíamos estender este método para controlar a qualidade do ar, ou apoiar monitoramento ambiental para a epidemiologia. "

O fato de que o método utiliza técnicas de impressão comuns também abre caminhos em aplicações criativas, algo explorado por Laia Mogas-Soldevila, arquiteto e graduado recente do PhD na Tufts em SilkLab de Omenetto. Mogas-Soldevila ajudou a criar belas tapeçarias, exibindo-as em museus em todo os Estados Unidos e Europa. Os monitores são interativos, permitindo que os visitantes para pulverizar produtos químicos diferentes, não-tóxico para o tecido e observar os padrões transformar. "Este é realmente um grande exemplo de como arte e engenharia podem ganhar com e inspirar uns aos outros", disse Mogas-Soldevila. "As tintas engenharia abrir uma nova dimensão em, tapeçarias e superfícies interativas sensíveis, enquanto a arte antiga de 1.000 anos de serigrafia tem proporcionado uma base adequada para a necessidade de uma moderna de alta resolução, superfície de detecção wearable".

A pesquisa foi apoiada por doações dos EUA Natick Soldado Pesquisa, Desenvolvimento e Centro de Engenharia (W911QY-15-2-0001), o Office of Naval Research (N00014-19-1-2399), e um presente do Stavros Niarchos Fundação (SNF).

fonte: 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>.