Cientistas criam tatuagem

Apr 23, 2023

"O sensor de oxigênio é uma prova de conceito para uma variedade de sensores que poderíamos criar", disse David Kaplan. Ilustração: Shutterstock

O material à base de seda sob a pele muda de cor em resposta ao oxigênio e, no futuro, pode ser adaptado para rastrear glicose e outros componentes do sangue

As pessoas fazem tatuagens para homenagear um evento ou uma pessoa, para fazer uma declaração ou simplesmente como um embelezamento estético. Mas imagine uma tatuagem que poderia ser funcional - informando quanto oxigênio você está usando ao se exercitar, medindo seu nível de glicose no sangue a qualquer hora do dia ou monitorando vários componentes sanguíneos diferentes ou a exposição a toxinas ambientais.

Agora, os engenheiros da Tufts University deram um passo importante para fazer isso acontecer com a invenção de um material à base de seda colocado sob a pele que brilha mais ou menos sob uma lâmpada quando exposto a diferentes níveis de oxigênio no sangue. Eles relataram suas descobertas na revista Advanced Functional Materials.

O novo sensor, que atualmente se limita a ler os níveis de oxigênio, é formado por um gel formado a partir dos componentes proteicos da seda, chamados de fibroína. As proteínas da fibroína da seda têm propriedades únicas que as tornam especialmente compatíveis como material implantável.

Quando eles são remontados em um gel ou filme, eles podem ser ajustados para criar uma estrutura que dura sob a pele de algumas semanas a mais de um ano. Quando a seda se decompõe, ela é compatível com o corpo e é improvável que invoque uma resposta imune.

O pequeno disco de um sensor de oxigênio de filme de seda brilha em roxo quando exposto à luz ultravioleta e ao oxigênio. Um detector pode determinar o nível de oxigênio pelo brilho e duração do brilho roxo. Lado direito: comparação lado a lado do material do sensor de seda normal e exposto a UV. Imagem: Thomas Falcucci/Tufts University

Substâncias no sangue, como glicose, lactato, eletrólitos e oxigênio dissolvido, oferecem uma janela para a saúde e o desempenho do corpo. Em ambientes de assistência à saúde, eles são rastreados por coleta de sangue ou por pacientes ligados a máquinas volumosas. Ser capaz de monitorar continuamente seus níveis de forma não invasiva em qualquer ambiente pode ser uma grande vantagem ao rastrear certas condições.

Os diabéticos, por exemplo, precisam colher sangue para medir a glicose, muitas vezes diariamente, para decidir o que comer ou quando tomar a medicação. Por outro lado, a visão traçada pela equipe de Tufts é tornar o monitoramento muito mais fácil, literalmente iluminando a condição de uma pessoa.

"A seda fornece uma confluência notável de muitas propriedades excelentes", disse David Kaplan, professor de engenharia da Stern Family na Escola de Engenharia e principal investigador do estudo. "Podemos transformá-lo em filmes, esponjas, géis e muito mais. Não só é biocompatível, mas também pode conter aditivos sem alterar sua química, e esses aditivos podem ter recursos de detecção que detectam moléculas em seu ambiente. O sensor de oxigênio é uma prova de conceito para uma variedade de sensores que poderíamos criar."

A química das proteínas da seda torna mais fácil para elas captar e reter aditivos sem alterar suas propriedades. Para criar o sensor de oxigênio, os pesquisadores usaram um aditivo chamado PdBMAP, que brilha quando exposto à luz de um determinado comprimento de onda. Esse brilho tem intensidade e duração proporcionais ao nível de oxigênio no ambiente.

O gel de seda é permeável aos fluidos ao seu redor, de modo que o PdBMAP "vê" os mesmos níveis de oxigênio no sangue circundante. O PdBMAP também é útil porque brilha, ou fosforesce, quando exposto à luz que pode penetrar na pele. Outros candidatos a sensores podem responder apenas a comprimentos de onda de luz que não podem penetrar na pele.

Os pesquisadores confiam mais no componente de "duração" da fosforescência para quantificar os níveis de oxigênio, porque a intensidade do brilho pode variar com a profundidade e tamanho do implante, cor da pele e outros fatores. A duração do brilho diminui à medida que os níveis de oxigênio aumentam.