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Linhas da cabeça para o coração

Fibras de nanotubos de carbono foram convertidas em linhas e costuradas numa camisola convencional. A peça de vestuário “inteligente” é agora capaz de monitorizar a frequência cardíaca e realizar um ECG em contínuo no seu portador.

[©Rice University/Jeff Fitlow]

Não há necessidade de usar smartwatches desconfortáveis ​​ou fitas torácicas para monitorizar o coração quando a habitual camisola pode fazer um trabalho melhor. Essa é a ideia por detrás de uma peça de vestuário “inteligente” desenvolvida na Universidade de Rice, nos EUA, que utilizou linhas de costura fabricadas a partir de fibras de nanotubos de carbono para incorporar funcionalidades em vestuário convencional.

O laboratório da Escola de Engenharia de Brown, em Houston, e o engenheiro biomolecular Matteo Pasquali descrevem no jornal Nano Letters da American Chemical Society como costuraram fibras de nanotubos em vestuário desportivo para monitorizar a frequência cardíaca e fazer um eletrocardiograma (ECG) contínuo de quem vestir a peça.

As fibras de nanotubos de carbono são tão condutoras quanto os fios de metal, mas laváveis, confortáveis ​​e muito menos propensas à rotura quando o corpo está em movimento, segundo a equipa de investigação que realizou este projeto.

Lauren Taylor[©Rice University/Jeff Fitlow]
No geral, a camisola modificada revelou-se mais eficaz na recolha de dados do que um monitor de fitas torácicas convencional. Quando associada a monitores comerciais de elétrodos, a camisola com nanotubos de carbono possibilita eletrocardiogramas ligeiramente melhores. «A camisola deve estar justa ao peito», salienta a investigadora Lauren Taylor, principal autora do trabalho. «Nos estudos futuros, vamos centrar-nos na aplicação de uma maior densidade de costuras com linhas de nanotubos de carbono para que haja mais área em contato com a pele», adianta.

Os investigadores afirmam que as fibras de nanotubos são macias e flexíveis e as peças de vestuário que as incorporam podem ser lavadas à máquina. As fibras podem ser usadas na máquina de costura da mesma forma que uma linha convencional.

As fibras proporcionam não apenas contacto elétrico estável junto à pele mas também servem como elétrodos para conectar dispositivos eletrónicos como transmissores Bluetooth para transferir dados para um smartphone ou conectar com um monitor Holter que pode ser guardado no bolso do portador, indica Lauren Taylor.

Miríade de aplicações

O laboratório de Matteo Pasquali começou a estudar as fibras de nanotubos de carbono em 2013. Desde então, as fibras, cada uma com milhares de nanotubos, têm sido aplicadas como pontes para reparar lesões no coração, como interfaces elétricas com o cérebro, para uso em implantes cocleares, como antenas flexíveis e até para fins automotivos e aeroespaciais.

«Vemos que, após duas décadas de desenvolvimentos laboratoriais por todo o mundo, esse material funciona em cada vez mais aplicações», reconhece Pasquali. «Graças à combinação de condutividade, bom contato com a pele, biocompatibilidade e suavidade, os fios de nanotubos de carbono são um componente natural para werables», assegura.

[©Rice University/Jeff Fitlow]
O mercado de wearables, embora relativamente pequeno, pode ser a porta de entrada para uma nova geração de materiais ambientalmente sustentáveis derivados de hidrocarbonetos por divisão direta, um processo que também produz hidrogênio limpo, considera o diretor da investigação. «Estamos no mesmo patamar das células solares há algumas décadas atrás», explica Matteo Pasquali. «Precisamos de líderes em I&D aplicada que possam ser a força motriz para escalar a produção e aumentar a eficiência», admite.

Fibras de nanotubos de carbono incorporadas em tecidos podem ser igualmente usadas para integrar antenas ou LEDs, de acordo com os investigadores. Pequenas modificações na geometria das fibras e a associação de componentes eletrónicos podem, eventualmente, permitir que o vestuário monitorize os sinais vitais, esforços ou a frequência respiratória.

Lauren Taylor acrescenta ainda outros potenciais usos, nomeadamente interfaces homem-máquina para automóveis ou robótica, assim como antenas, monitores de saúde e proteção balística em uniformes militares. «Demonstrámos num colaborador, há alguns anos, que as fibras de nanotubos de carbono eram melhores na dissipação de energia em função do peso do que o Kevlar, e isso sem alguns dos ganhos que, entretanto, obtivemos na resistência à tração», conclui.