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Pela primeira vez, os cientistas criaram uma tinta líquida que pode ser impressa diretamente no couro cabeludo do paciente para monitorar a atividade cerebral. Esta tecnologia, descrita Biomateriais Celularesapresenta uma alternativa menos intrusiva ao tradicional eletroencefalografia (EEG) e promete revolucionar os diagnósticos clínicos e as aplicações de interface cérebro-computador (BCI).
“Nossas inovações em design de sensores, tinta biocompatível e impressão em alta velocidade abrem caminho para a futura fabricação de sensores eletrônicos de tatuagem no corpo, com amplas aplicações dentro e fora dos ambientes clínicos”, disse o Dr. Nanshu Lu, coautor correspondente. do estudo e pesquisador da Universidade do Texas em Austin.
O problema com o EEG tradicional
O EEG é um ferramenta vital para diagnosticar condições neurológicas, como epilepsia, lesões cerebrais e convulsões. No entanto, o processo pode ser desafiador, pois os técnicos devem marcar meticulosamente o couro cabeludo. Os eletrodos são então colados nesses pontos com gel condutor para garantir o contato elétrico com o couro cabeludo. Esse processo pode levar até uma hora, criando atrasos nos fluxos de trabalho clínicos e aumentando o estresse dos pacientes.
Para complicar ainda mais as coisas, o EEG requer pacientes deve permanecer imóvel por longos períodos, o que pode ser difícil para crianças ou pessoas com condições neurológicas que causam movimentos involuntários.
Os sistemas tradicionais de EEG também dependem de equipamento volumosoincluindo máquinas grandes e fios longos conectando eletrodos a dispositivos de coleta de dados. Esta configuração limita a portabilidade e a acessibilidade, tornando o teste de EEG mais impraticável em ambientes não clínicos ou remotos.
Outros desafios incluem os sensores utilizados no sistema EEG. O géis adesivos que os eletrodos convencionais seguros se degradam com o tempo, levando à deterioração da qualidade do sinal. Em testes mais extensos, como os que monitoram epilepsia ou distúrbios do sono, o gel pode secar, fazendo com que os eletrodos percam contato com o couro cabeludo. Isso pode resultar em dados imprecisos ou na necessidade de reaplicação no meio do teste, prolongando ainda mais o processo.
A promessa das tatuagens eletrônicas
Dra. Lu e sua equipe vêm avançando tatuagem eletrônica (e-tatuagem) há anos, desenvolvendo sensores montados na pele para medir tudo, desde a atividade cardíaca até a composição do suor. As tatuagens eletrônicas tradicionais são transferidas para áreas sem pelos do corpo usando materiais adesivos, mas essa abordagem se mostrou ineficaz em peles com pelos, como o couro cabeludo.
“Projetar materiais compatíveis com a pele cabeluda tem sido um desafio persistente na tecnologia da tatuagem eletrônica”, diz Lu.
Para superar esta limitação, os pesquisadores desenvolveram uma tinta líquida composto de polímeros condutores. Essa tinta pode fluir pelo cabelo e aderir diretamente ao couro cabeludo, formando um sensor de película fina depois de seco. Esses sensores detectam com precisão as ondas cerebrais sem cola, gel ou fiação invasiva.
Usando um algoritmo de computador, os pesquisadores determinam a colocação dos eletrodos no couro cabeludo e empregam uma impressora jato de tinta de alta velocidade para aplicar a tinta. O processo é rápido, indolor e sem contato, eliminando o desconforto associado às configurações tradicionais de EEG.
A equipe testou a tecnologia em cinco participantes com cabelo curto, imprimindo eletrodos de tatuagem eletrônica em seus couros cabeludos junto com eletrodos convencionais de EEG para comparação. As tatuagens eletrônicas combinado o desempenho dos eletrodos tradicionais na detecção de ondas cerebrais, mas com maior estabilidade e longevidade. Após seis horas, muitos eletrodos convencionais começaram a falhar à medida que o gel secava, levando à degradação da qualidade do sinal. As tatuagens eletrônicas, por outro lado, mantiveram conectividade estável por mais de 24 horas.
Olhando para o futuro, a equipe planeja incorporar transmissores sem fio nas tatuagens eletrônicas, permitindo o monitoramento de EEG totalmente sem fio.
Uma nova fronteira em interfaces cérebro-computador
Esta tecnologia também poderá transformar interface cérebro-computador dispositivos, que permitem aos usuários controlar sistemas externos usando a atividade cerebral. Os sistemas atuais dependem fones de ouvido volumososlimitando sua usabilidade. As tatuagens eletrônicas oferecem uma alternativa leve e fácil de usar, imprimindo componentes eletrônicos diretamente no couro cabeludo.
“Nosso estudo pode potencialmente revolucionar a forma como os dispositivos não invasivos de interface cérebro-computador são projetados”, disse o co-autor Dr. José Millán, da Universidade do Texas em Austin.
A tinta de tatuagem eletrônica não apenas torna os testes de EEG mais acessíveis e confortáveis, mas também estabelece as bases para inovações em eletrônicos vestíveis, neurociência e diagnósticos médicos. Com um maior refinamento, esta tecnologia de ponta poderá redefinir a forma como interagimos com o cérebro em ambientes clínicos e diários.
Kenna Hughes-Castleberry é comunicadora científica da JILA (um instituto de pesquisa em física líder mundial) e redatora científica do The Debrief. Siga e conecte-se com ela no céu azul ou entre em contato com ela por e-mail em kenna@thedebrief.org
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