Pela primeira vez, cientistas inventaram uma tinta líquida que os médicos podem imprimir no couro cabeludo de um paciente para medir a atividade cerebral. A tecnologia, apresentada nesta segunda-feira (2) no periódico Cell Biomaterials , oferece uma alternativa promissora ao processo trabalhoso atualmente usado para monitorar ondas cerebrais e diagnosticar condições neurológicas. Ela também tem o potencial de aprimorar aplicações de interface cérebro-computador não invasivas.

"Nossas inovações em design de sensores, tinta biocompatível e impressão de alta velocidade abrem caminho para a futura fabricação de sensores eletrônicos de tatuagem no corpo, com amplas aplicações dentro e fora dos ambientes clínicos ", diz Nanshu Lu, coautor correspondente do artigo na Universidade do Texas em Austin.

A eletroencefalografia (EEG) é uma ferramenta importante para diagnosticar uma variedade de condições neurológicas, incluindo convulsões, tumores cerebrais, epilepsia e lesões cerebrais. Durante um teste de EEG tradicional, os técnicos medem o couro cabeludo do paciente com réguas e lápis, marcando mais de uma dúzia de pontos onde eles colarão eletrodos, que são conectados a uma máquina de coleta de dados por meio de fios longos para monitorar a atividade cerebral do paciente. Essa configuração consome tempo e é incômoda, e pode ser desconfortável para muitos pacientes, que devem ficar sentados durante o teste de EEG por horas.

Lu e sua equipe foram pioneiros no desenvolvimento de pequenos sensores que rastreiam sinais corporais da superfície da pele humana, uma tecnologia conhecida como tatuagens eletrônicas, ou e-tattoos. Cientistas aplicaram e-tattoos no peito para medir atividades cardíacas, nos músculos para medir o quão fatigados eles estão, e até mesmo sob a axila para medir componentes do suor.

No passado, as tatuagens eletrônicas geralmente eram impressas em uma fina camada de material adesivo antes de serem transferidas para a pele, mas isso só era eficaz em áreas sem pelos.

"Projetar materiais compatíveis com peles peludas tem sido um desafio persistente na tecnologia de tatuagem eletrônica", diz Lu.

Para superar isso, a equipe projetou um tipo de tinta líquida feita de polímeros condutores. A tinta pode fluir pelo cabelo para chegar ao couro cabeludo e, uma vez seca, funciona como um sensor de película fina, captando a atividade cerebral através do couro cabeludo.

Usando um algoritmo de computador , os pesquisadores podem projetar os pontos para eletrodos de EEG no couro cabeludo do paciente. Então, eles usam uma impressora jato de tinta controlada digitalmente para pulverizar uma fina camada de tinta e-tattoo nos pontos. O processo é rápido, não requer contato e não causa desconforto nos pacientes, disseram os pesquisadores.

A equipe imprimiu eletrodos de e-tattoo no couro cabeludo de cinco participantes com cabelo curto. Eles também anexaram eletrodos de EEG convencionais ao lado das e-tattoos. A equipe descobriu que as e-tattoos tiveram um desempenho comparativamente bom na detecção de ondas cerebrais com ruído mínimo.

Após seis horas, o gel nos eletrodos convencionais começou a secar. Mais de um terço desses eletrodos não conseguiu captar nenhum sinal, embora a maioria dos eletrodos restantes tivesse contato reduzido com a pele, resultando em detecção de sinal menos precisa. Os eletrodos e-tattoo, por outro lado, mostraram conectividade estável por pelo menos 24 horas.

Além disso, os pesquisadores ajustaram a fórmula da tinta e imprimiram linhas de tatuagem eletrônica que vão dos eletrodos até a base da cabeça para substituir os fios usados em um teste de EEG padrão.

"Esse ajuste permitiu que os fios impressos conduzissem sinais sem captar novos sinais ao longo do caminho", diz o coautor Ximin He, da Universidade da Califórnia, em Los Angeles.

A equipe então anexou fios físicos muito mais curtos entre as tatuagens a um pequeno dispositivo que coleta dados de ondas cerebrais. A equipe disse que, no futuro, planeja incorporar transmissores de dados sem fio nas e-tattoos para obter um processo de EEG totalmente sem fio.

"Nosso estudo pode potencialmente revolucionar a maneira como os dispositivos de interface cérebro-computador não invasivos são projetados", diz o coautor correspondente José Millán, da Universidade do Texas em Austin.

Dispositivos de interface cérebro-computador funcionam registrando atividades cerebrais associadas a uma função, como fala ou movimento, e as usam para controlar um dispositivo externo sem precisar mover um músculo.

Atualmente, esses dispositivos geralmente envolvem um grande fone de ouvido que é incômodo de usar. As e-tattoos têm o potencial de substituir o dispositivo externo e imprimir a eletrônica diretamente na cabeça do paciente, tornando a tecnologia de interface cérebro-computador mais acessível, diz Millán.