Bebês na unidade de terapia intensiva neonatal (UTIN) são minúsculos, frágeis e cobertos de fios. Fios para monitoramento da freqüência cardíaca, fios para monitoramento da pressão arterial, fios para monitoramento de temperatura, fios para monitoramento da oxigenação do sangue. Isso torna difícil para os bebês agitarem seus braços pequenos, e torna ainda mais difícil para os pais tocá-los, quanto mais pegá-los.
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Agora, graças a um avanço na ciência dos materiais, esses fios podem eventualmente desaparecer. Pesquisadores da Northwestern University desenvolveram patches eletrônicos incrivelmente finos e extensíveis para monitorar uma ampla variedade de sinais vitais e movimentos corporais.
Esses adesivos “têm o forte potencial de tornar a saúde e a reabilitação humana muito mais eficientes e eficazes”, afirma John Rogers, os cientistas que lideraram a pesquisa.
Os remendos, que estão agora em testes em humanos, parecem mais ou menos como tatuagens temporárias. Eles são criados colocando minúsculos chips semicondutores em um substrato elástico. O substrato é embutido com padrões ondulados de filamentos metálicos, que possibilitam o transporte de sinais elétricos. A coisa toda usa pequenas antenas para transmitir informações sem fio, para que elas não precisem ser conectadas a fios ou tubulações. Rogers chama os remendos de “eletrônicos epidérmicos”.
O benefício para os bebês na UTIN é óbvio - nos primeiros testes, um bebê que continuava a puxar os fios dos sensores tradicionais não se incomodava com a eletrônica da epiderme. Mas não são apenas os bebês da UTIN que podem ganhar. Rogers e sua equipe também estão testando a eletrônica epidérmica em várias áreas diferentes. Uma área é medicina de reabilitação. A partir de junho, a equipe de Rogers estará lançando um estudo com pacientes com doença de Parkinson, que muitas vezes são debilitados por tremores involuntários. O ensaio envolverá a colocação de remendos em vários lugares em todo o corpo do indivíduo e usá-los para medir a atividade muscular e as características do movimento.
"O objetivo é desenvolver uma análise suficientemente precisa que nos permita determinar o início realmente precoce dos tremores, caracterizar o desenvolvimento da doença e também determinar a eficácia dos medicamentos", diz Rogers.
Ao monitorar a atividade neuromuscular dos pacientes, os pesquisadores poderiam até descobrir, com base em diminutos aumentos nos tremores, se os pacientes estavam pulando seus medicamentos.
A mesma tecnologia pode ser útil para pacientes com AVC, possibilitando que os médicos acompanhem seu progresso enquanto se submetem à reabilitação em casa.
Rogers e sua equipe também estão testando a eletrônica epidérmica com vários times profissionais (Rogers não tem liberdade para dizer quais, mas eles incluem times de futebol, beisebol e basquete). A tecnologia pode acompanhar o progresso do treinamento, permitindo que os treinadores vejam, por exemplo, se um arremessador está usando a forma correta. Ele também pode monitorar as pequenas mudanças no movimento que sinalizam fadiga no campo, deixando os treinadores verem quando um jogador está ficando cansado demais para jogar de forma otimizada, muito antes que seja óbvio para qualquer outra pessoa.
“A ideia é projetar esses dispositivos de modo que você possa monitorar a freqüência cardíaca, a mecânica de arremessos, a mecânica de tiro de lance livre [e mais]”, diz Rogers.
Rogers vem trabalhando em tecnologia eletrônica flexível há anos. Em 2011, ele publicou um artigo na revista Science detalhando um protótipo de suas manchas de pele, que depois melhorou para torná-las mais duráveis. Em 2015, seu laboratório saiu com uma versão dos patches que poderiam medir o fluxo sanguíneo, enquanto no ano passado eles criaram um patch para analisar o suor para marcadores bioquímicos. Em um comentário sobre o trabalho de Rogers na Science, o engenheiro Zhenqiang Ma escreveu que a eletrônica epidérmica poderia resolver muitos dos problemas atuais com o monitoramento da saúde e "permitir que o monitoramento seja mais simples, mais confiável e ininterrupto". Ele também escreveu que "outros tipos de peles eletrônicas com aplicações além da fisiologia, como a coleta de calor corporal e rádios portáteis, também podem indicar direções interessantes para trabalhos futuros".
Enquanto Rogers é considerado o pai da eletrônica epidérmica, vários pesquisadores estão trabalhando no avanço da tecnologia de várias maneiras. Alguns acreditam que a eletrônica flexível será usada um dia para aplicações além da pele, como os marcapassos cardíacos, e pode até se tornar onipresente como monitores de saúde contínuos, verificando constantemente coisas como níveis de oxigênio no sangue e açúcar no sangue. Pesquisadores de Stanford, do MIT, a universidades no Japão e na Suécia estão trabalhando em vários aspectos da eletrônica flexível, inclusive tornando a tecnologia menor e mais durável.
A empresa de cosméticos Laroche-Posay criou um adesivo em forma de coração para monitorar a exposição aos raios UV; Há atualmente uma lista de espera para o dispositivo. Ao contrário da eletrônica epidérmica de Rogers, que transmite dados sem fio, o patch UV funciona mudando de cor; um aplicativo de smartphone correspondente lê as alterações de cor e informa se você está no sol por muito tempo.
Após 10 anos de trabalho criando eletrônicos epidérmicos, os desafios restantes são menos sobre engenharia do que sobre otimização e segurança, diz Rogers. Como os dispositivos transmitem sem fio, a criptografia de dados será uma preocupação. Rogers também espera desenvolver ainda mais os dispositivos, potencialmente dando-lhes a capacidade de amostrar biofluidos como o suor e fazer análises químicas de biomarcadores que indicam saúde ou doença. (Rogers já fez trabalho nesta área) A equipe também está olhando para o desenvolvimento de dispositivos para fornecer fluidos através da pele, o que poderia ser uma maneira discreta de dar medicamentos.
"Estamos bastante otimistas sobre isso", diz Rogers. "Há muitas coisas que podemos fazer hoje e há muito potencial para coisas adicionais no futuro".
