Fibras 'invisaveis' impressas em 3D podem detectar respiração, som e células biológicas
A técnica de impressão de fibra, relatada na revista Science Advances , pode ser usada para fazer sensores respirata³rios porta¡teis e sem contato.

O sensor de fibra conectado a uma cobertura facial detecta a respiração humana com alta sensibilidade e capacidade de resposta Crédito: Andy Wang
Desde a captura da respiração atéa orientação dos movimentos das células biológicas, a impressão 3D de fibras condutoras minaºsculas e transparentes pode ser usada para fazer dispositivos que podem 'cheirar, ouvir e tocar' - tornando-o particularmente útil para monitoramento de saúde, Internet das coisas e aplicações de biossensor.
“Nossos sensores de fibra são leves, baratos, pequenos e fa¡ceis de usar, portanto, podem ser potencialmente transformados em dispositivos de teste domanãstico para permitir que o paºblico em geral execute testes autoadministrados para obter informações sobre seus ambientes“
Yan Yan Shery Huang
Pesquisadores da Universidade de Cambridge usaram técnicas de impressão 3D, também conhecida como manufatura aditiva, para fazer fibras eletra´nicas, cada uma 100 vezes mais fina do que um fio de cabelo humano, criando sensores além da capacidade dos dispositivos convencionais baseados em filme.
A técnica de impressão de fibra, relatada na revista Science Advances , pode ser usada para fazer sensores respirata³rios porta¡teis e sem contato. Esses sensores impressos são de alta sensibilidade, baixo custo e podem ser acoplados a um telefone celular para coletar informações do padrãode respiração, som e imagens ao mesmo tempo.
O primeiro autor Andy Wang, um estudante de PhD do Departamento de Engenharia de Cambridge, usou o sensor de fibra para testar a quantidade de umidade da respiração que vazou atravanãs de seu rosto, para condições respirata³rias, como respiração normal, respiração rápida e tosse simulada. Os sensores de fibra superaram significativamente os sensores comerciais compara¡veis, especialmente no monitoramento da respiração rápida, que reproduz a falta de ar.
Embora o sensor de fibra não tenha sido projetado para detectarpartículas virais, uma vez que as evidaªncias cientaficas cada vez mais apontam para o fato de que aspartículas virais, como o coronavarus, podem ser transmitidas por meio de gotaculas respirata³rias e aerossãois, medindo a quantidade e a direção da umidade do ar que vaza atravanãs de diferentes tipos de coberturas faciais podem atuar como um indicador nos pontos 'fracos' da proteção. Â
A equipe descobriu que a maior parte do vazamento de tecido ou máscaras cirúrgicas vem da frente, especialmente durante a tosse, enquanto a maioria das máscaras N95 vem da parte superior e laterais com encaixes apertados. No entanto, ambos os tipos de máscaras faciais, quando usadas corretamente, ajudam a enfraquecer o fluxo da respiração exalada.
“Sensores feitos de pequenas fibras condutoras são especialmente aºteis para a detecção volumanãtrica de fluido e gás em 3D, em comparação com as técnicas convencionais de filme fino, mas atéagora, tem sido um desafio imprimi-los e incorpora¡-los em dispositivos e fabrica¡-los em escala , â€Disse o Dr. Yan Yan Shery Huang do Departamento de Engenharia de Cambridge, que liderou a pesquisa.
Huang e seus colegas imprimiram em 3D as fibras compostas, que são feitas de prata e / ou polímeros semicondutores. Esta técnica de impressão de fibra cria uma estrutura de fibra núcleo-casca, com um núcleo de fibra condutora de alta pureza envolto por uma fina bainha de polamero protetor, semelhante a estrutura de fios elanãtricos comuns, mas em uma escala de alguns micra´metros de dia¢metro.
Além dos sensores respirata³rios, a técnica de impressão também pode ser usada para fazer fibras biocompataveis de dimensão semelhante a s células biológicas, o que lhes permite guiar os movimentos celulares e 'sentir' esse processo dina¢mico como sinais elanãtricos. Além disso, as fibras são tão pequenas que são invisaveis a olho nu, então, quando são usadas para conectar pequenos elementos eletra´nicos em 3D, parece que os eletra´nicos estão'flutuando' no ar.
“Nossos sensores de fibra são leves, baratos, pequenos e fa¡ceis de usar, portanto, podem ser potencialmente transformados em dispositivos de teste domanãstico para permitir que o paºblico em geral realize testes autoaplica¡veis ​​para obter informações sobre seus ambientesâ€, disse Huang.
A equipe procura desenvolver esta técnica de impressão de fibra para uma sanãrie de sensores multifuncionais, que poderiam detectar mais espanãcies de respiração para monitoramento de saúde ma³vel ou para aplicativos de interface de bio-ma¡quina.