INVESTIGAÇÃO – Universidade de Coimbra desenvolve tatuagens electrónicas que permitem monitorizar a saúde

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Uma equipa de investigadores do Instituto de Sistemas e
Robótica (ISR) da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra
(FCTUC) e da Universidade de Carnegie Mellon (CMU) em Pittsburgh encontrou um
método para produzir
tatuagens
eletrónicas através de impressão a tinta (inkjet)
,
o que simplifica a produção e diminui radicalmente o custo destes dispositivos com
implicações tão vastas como a
monitorização
contínua da saúde
do utilizador ou o controle
táctil do painel do automóvel
. As tatuagens estão a ser desenvolvidas no
âmbito do projeto Strechtonics, uma das iniciativas de larga escala do
Programa Carnegie Mellon Portugal (CMU
Portugal)
, financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) e
coordenado pelo professor Aníbal Traça de Almeida (FCTUC).
Mahmoud Tavakoli, gestor científico do projeto e diretor
do Laboratório de “Soft and Printed Microelectronic” (SPM-UC) do ISR, explica
que encontraram uma forma simples e low
cost
de imprimir circuitos condutores flexíveis com uma impressora 2D: «estas tatuagens podem ser facilmente
impressas e transferidas para qualquer superfície. O método é muito simples:
projeta-se o circuito no computador e depois de 10 minutos temos o nosso
circuito impresso. A maior vantagem de produzir em 2D é o baixo custo do
equipamento e poder produzir-se em grandes quantidades. Basicamente só é
necessária uma impressora e tintas auto condutivas
». Até agora as
alternativas existentes para produzir este tipo de circuitos ultrafinos exigiam
uma mão de obra intensiva, custos de produção elevados e eram exclusivamente
fabricadas em salas laboratoriais especializadas, clean-room, projetadas para
manter níveis extremamente baixos de partículas, como poeira ou organismos
transportados pelo ar.
Estas tatuagens são ultrafinas e facilmente transferidas
com água para a pele ou roupa, da mesma forma que se aplica uma tatuagem
temporária com a utilização de uma esponja húmida. Ao serem colocadas sobre a
pele permitem uma monitorização contínua da saúde do utilizador e controlam
fatores como: atividade muscular, respiração, temperatura corporal, batimentos
cardíacos, atividade cerebral, ou até emoções.
Até à data estas tatuagens já provaram também, de acordo
com Mahmoud Tavakoli, ser eficazes na monitorização da atividade muscular: «Colocámos uma tatuagem eletrónica no
antebraço de uma pessoa com uma prótese da mão e provámos que é possível
controlar a mão utilizando sinais de músculos recebidos pelas tatuagens. Ao
colocar a tatuagem no músculo certo, a tatuagem permite perceber quando este é
ativado e se a mão fecha ou abre
».
Embora a impressão de circuitos com uma impressora 2D não
seja novidade, até agora estes circuitos perdiam condutividade quando esticados.
De acordo com o investigador «é a primeira
vez que existe um método para imprimir circuitos que se podem esticar com uma tradicional
impressora inkjet, à temperatura ambiente. Ao contrário dos outros métodos, este
elimina a necessidade de curar a tinta nas temperaturas altas sendo assim compatível
com vários tipos de plástico o que nos permitiu criar circuitos ultrafinos, a
que chamamos “tatuagens eletrónicas”. Estes circuitos são compostos por nano
partículas de prata revestidas com metal líquido e podem ser esticados até ao
dobro do seu tamanho sem perder a condutividade
».
Ainda segundo o investigador, o objetivo no futuro é que «seja possível inserir estas tatuagens
dentro da pele e do corpo humano. Por exemplo, para pessoas com lesões na
medula espinal que não conseguem andar, criar uma forma de conseguir aplicar
estas tatuagens na medula de forma a estimulá-la e reativar os nervos para que
funcionem outra vez
».
Fora do âmbito da saúde, estes circuitos eletrónicos podem
ser utilizados em qualquer superfície 3D como, por exemplo, o painel de
controle de automóveis de forma permitir um controle ativado pelo toque das
várias funcionalidades do carro, como controlar o volume do rádio ou a temperatura
do automóvel.
A descoberta deste método teve como resultado várias
aplicações inovadoras na área de circuitos impressos que foram patenteados em
2017 e publicados nas revistas Advanced
Materials
e ACS applied
materials and interfaces
.
em 2018.
Sobre o Projeto Strechtonics
projeto Stretchtronics iniciado em 2014, é um dos
projetos de larga escala apoiados pelo Programa Carnegie Mellon Portugal e
financiado através da Fundação para a Ciência e a Tecnologia. Esta iniciativa,
desenvolvida em parceria entre o ISR-em
Coimbra e a Universidade de Carnegie Mellon, consiste
 no
desenvolvimento de impressão tridimensional (3D) de pele
eletrónica (“e-skin”) extensível como a pele biológica. Estas estruturas
multicamadas, ultrafinas e flexíveis, estão a ser desenvolvidas em materiais
adesivos na forma de um penso-rápido semelhante a uma tatuagem temporária, que
se cola e se adapta à pele do corpo humano e podem ser aplicadas facilmente com
água. Esta tecnologia pode ser utilizada para uma monitorização contínua da
saúde humana, e ainda ser utilizada como uma ferramenta para jogos de
auto-reabilitação que se podem fazer em casa, recorrendo a uma monitorização da
atividade muscular.
Sobre o Programa Carnegie Mellon Portugal (CMU
Portugal)
A missão do Programa CMU Portugal é
colocar o país na vanguarda da ciência e da inovação em áreas focadas de
tecnologias de informação e comunicação, através da investigação de ponta, da
excelência na formação pós-graduada e de uma ligação muito próxima com a
indústria portuguesa. O Programa, financiado pela Fundação para a Ciência e a
Tecnologia, resulta de uma colaboração entre o governo português e a
universidade norte-americana de Carnegie Mellon na área das Tecnologias de
Informação e Comunicação, iniciada em outubro de 2006.
Sobre o Instituto de Sistemas e Robótica de
Universidade de Coimbra (ISR)
O ISR promove I&D multidisciplinar nas
áreas de robótica móvel autónoma, sistemas inteligentes de transporte, robótica
de busca e salvamento, manipulação robótica, visão computacional, robótica
médica, nas tecnologias de apoio, na Engenharia Biomédica, nas tecnologias de
automação industriais avançadas e nos sistemas inteligentes de energia.
O ISR dá especial atenção à investigação
científica internacional e à colaboração com centros de investigação de
excelência. Mais informação: aqui.