Los sensores bioelectrónicos de «seda de araña electrónica» funcionan en cualquier superficie • Earth.com
Los investigadores han creado un método ingenioso para producir sensores bioelectrónicos adaptativos y respetuosos con el medio ambiente que pueden imprimirse sin problemas en diversas superficies biológicas, desde dedos humanos hasta delicados pétalos de flores.
Este enfoque innovador se inspira en las notables propiedades de la seda de araña, que puede adherirse a una amplia gama de superficies manteniendo su integridad estructural.
La investigación, dirigida por el profesor Yan Yan Shery Huang, del Departamento de Ingeniería de Universidad de Cambridgefue publicado en la revista Electrónica de la naturaleza.
La técnica de vanguardia del equipo consiste en hilar fibras bioelectrónicas a partir de una combinación de PEDOT:PSS, ácido hialurónico y óxido de polietileno, lo que da como resultado sensores de alto rendimiento que son imperceptibles para el huésped.
Los sensores bioelectrónicos son imperceptibles
Uno de los aspectos más llamativos de estos sensores bioelectrónicos es su capacidad para adaptarse a la superficie en la que están impresos, ya sea piel humana o la simpática semilla de un diente de león.
Las fibras, que son al menos 50 veces más delgadas que un cabello humano, son tan livianas que pueden imprimirse directamente sobre estructuras delicadas sin causar daños.
Cuando se aplican a la piel humana, estos sensores se integran perfectamente en la superficie, exponiendo los poros del sudor sin que el usuario detecte su presencia.
Esto abre interesantes posibilidades para la monitorización continua de la salud, como lo demuestran las pruebas realizadas en dedos humanos.
El profesor Huang destaca la importancia de la interfaz dispositivo-superficie y afirma: «Si desea detectar con precisión cualquier cosa en una superficie biológica, como la piel o una hoja, la interfaz entre el dispositivo y la superficie es vital».
Huang enfatiza además el compromiso del equipo con el desarrollo de bioelectrónica que se integre perfectamente en la experiencia del usuario, garantizando una interferencia mínima y una máxima sostenibilidad.
Sostenible y bajo desperdicio
El enfoque del equipo dirigido por Cambridge aborda la necesidad de sensores bioelectrónicos discretos y al mismo tiempo aborda la cuestión de la sostenibilidad.
Las tecnologías portátiles tradicionales a menudo dependen de técnicas de fabricación que consumen mucha energía y residuos, lo que da lugar a dispositivos que pueden resultar incómodos e intrusivos.
Por el contrario, las fibras bioelectrónicas desarrolladas por los investigadores se pueden producir mediante un método que genera pocos residuos y bajas emisiones.
Los sensores están fabricados a partir de soluciones a base de agua a temperatura ambiente, lo que permite un control preciso de las propiedades de la fibra.
Este innovador enfoque de hilado permite que las fibras se adapten a diversas superficies vivas, hasta el nivel de microestructuras, como las huellas dactilares.
Andy Wang, autor principal del estudio, enfatiza la adaptabilidad de su enfoque y explica: “Nuestro enfoque de hilado permite que las fibras bioelectrónicas sigan la anatomía de diferentes maneras, tanto en la escala micro como en la macro, sin necesidad de reconocimiento de forma alguna. .”
Además, destaca el impacto potencial de esta tecnología en la producción de sensores y electrónica sostenible, afirmando: «Revoluciona la forma en que pensamos sobre la fabricación de sensores ecológicos y abre nuevas posibilidades para la integración de sensores a gran escala».
Reparable y biodegradable
Otra ventaja importante de estos sensores bioelectrónicos es su reparabilidad y biodegradabilidad. A diferencia de los sensores convencionales que requieren procesos de fabricación complejos y generan importantes residuos, estas fibras pueden eliminarse fácilmente cuando llegan al final de su vida útil.
Todo el proceso genera menos de un miligramo de residuos, un marcado contraste con los 600 a 1.500 miligramos de residuos de fibra producidos por una carga típica de ropa.
El profesor Huang destaca la adaptabilidad de su tecnología y afirma: «Utilizando nuestra sencilla técnica de fabricación, podemos colocar sensores casi en cualquier lugar y repararlos donde y cuando sea necesario».
Huang explica que su enfoque elimina la dependencia de equipos a gran escala y de producción centralizada.
Esto permite la creación de sensores bajo demanda, directamente en el punto de aplicación, al tiempo que reduce significativamente los residuos y las emisiones generadas durante el proceso de fabricación.
Posibles aplicaciones de los sensores bioelectrónicos.
Los posibles casos de uso de estos sensores bioelectrónicos son amplios, desde atención médica y realidad virtual hasta agricultura de precisión y monitoreo ambiental.
Los investigadores predicen que sus dispositivos podrían revolucionar la forma en que interactuamos con el mundo que nos rodea, proporcionando un monitoreo continuo sin comprometer la comodidad o la sostenibilidad.
De cara al futuro, el equipo planea explorar la incorporación de otros materiales funcionales a su método de impresión de fibras.
Al integrar funciones de visualización, computación y conversión de energía, su objetivo es crear sensores de fibra integrados que puedan mejorar los sistemas vivos de maneras sin precedentes.
Con el apoyo de Cambridge Enterprise, el brazo de comercialización de la Universidad, se espera que esta investigación tenga un impacto significativo en varios sectores.
Tejiendo el futuro con seda de araña electrónica
En resumen, el desarrollo de sensores bioelectrónicos imperceptibles, respetuosos con el medio ambiente y adaptativos por parte del equipo de investigación dirigido por Cambridge marca un hito importante en el campo de la tecnología portátil.
Inspirándose en la seda de araña y aprovechando técnicas innovadoras de hilado, estos investigadores crearon sensores que se integran perfectamente con las superficies biológicas, ofrecen capacidades de monitoreo continuo y priorizan la sostenibilidad a lo largo de su ciclo de vida.
A medida que esta increíble tecnología avanza hacia la comercialización, tiene un inmenso potencial para revolucionar múltiples industrias, desde la atención médica y la realidad virtual hasta la agricultura de precisión y el monitoreo ambiental.
Con la promesa de mejorar las experiencias de los usuarios, reducir los residuos y descentralizar la producción, estos sensores bioelectrónicos están preparados para tejer un futuro donde la tecnología y la naturaleza se entrelazan armoniosamente.
El estudio completo fue publicado en la revista Electrónica de la naturaleza.
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