Los sensores de dióxido de nitrógeno flexibles, porosos y altamente sensibles recientemente desarrollados que se pueden aplicar a la piel y la ropa tienen aplicaciones potenciales en el cuidado de la salud, el monitoreo de la salud ambiental y el uso militar, según los investigadores.
Dirigidos por Huanyu «Larry» Cheng, profesor asistente de ciencias de la ingeniería y mecánica en Penn State, los investigadores publicaron sus diseños de sensores, que se basan en modelos anteriores y dan como resultado Interfaces y materiales aplicados de ACS.
Los sensores monitorean el dióxido de nitrógeno, ya sea del aliento si se coloca debajo de la nariz, o de la transpiración, si se coloca en otra parte del cuerpo. A diferencia de la toma de muestras de sangre, la unión directa a la piel permite un control continuo y a largo plazo del gas.
Cheng explicó que si bien existen sensores similares, un diferenciador clave del nuevo diseño es la transpirabilidad.
«Los materiales de sustrato comúnmente utilizados para sensores de gas son flexibles, pero no porosos», dijo. «La acumulación de humedad del agua de la superficie de la piel puede provocar irritación o daños en la superficie de la piel. Necesitamos asegurarnos de que el dispositivo pueda ser poroso para que la humedad pueda atravesar el sensor sin acumularse en la superficie».
Los investigadores crearon los nuevos sensores utilizando un método de fabricación conocido como escritura directa por láser.
«La escritura directa con láser es similar a la fabricación aditiva en que es fácil de configurar y de bajo costo, y el láser está ampliamente disponible», dijo Cheng. «El proceso es relativamente robusto, rápido y podría ampliarse a la producción de fabricación a gran escala».
Cheng y su equipo integraron un tipo de material conocido como copolímeros en bloque con resina para sensores de escritura láser con la transpirabilidad deseada.
«La integración del copolímero en bloque va más allá de los materiales que hemos estado usando, por lo que exploramos extender el material del sustrato desde la película delgada típica a prácticamente cualquier cosa», dijo Cheng. «Eso puede darnos transpirabilidad y capacidad de ajuste del tamaño de los poros».
Cheng dijo que el sensor podría monitorear condiciones como la enfermedad pulmonar obstructiva crónica, que el dióxido de nitrógeno puede causar o empeorar. También señaló que si bien los sensores se desarrollaron específicamente para detectar dióxido de nitrógeno, podrían detectar potencialmente una variedad de gases y biomarcadores, para determinar los niveles de glucosa para controlar la diabetes, por ejemplo, o para identificar peligros en entornos industriales o de combate.
«Los sensores también pueden ser útiles para monitorear el gas en el medio ambiente», dijo. «Podríamos monitorear la calidad del aire e informar a los pacientes sobre posibles preocupaciones sobre el exceso de escape de los automóviles, por ejemplo. Luego, podrían usar esa información para evitar ciertas áreas en ciertos días».
Otros autores de este artículo son Li Yang, Huadong Ji, Chuizhou Meng, Guanhao Zheng, Xue Chen, Guangyu Niu, Jiayi Yan, Ye Xue y Shijie Guo, todos de la Universidad Tecnológica de Hebei en Tianjin, China; y Yuhang Li de la Universidad de Beihang en Beijing. La Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, el Proyecto Clave de Investigación y Desarrollo de la provincia de Hebei, la Fundación Nacional de Ciencias, los Institutos Nacionales de Salud y Penn State financiaron este trabajo.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Estado de Pensilvania. Original escrito por Sarah Small. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
