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.

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.  

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 , ”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 ambientes”, 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.