Notícia com publicação científica
Novo biossensor vestível pode medir cloreto no suor em tempo real e diagnosticar fibrose cística
Com uso de hidrogéis, sensor bioeletrônico consegue realizar medidas em tempo real com alta precisão

Towfiqu ahamed barbhuiya vis Shutterstock

21 de agosto de 2025, 15:51

Fonte

Ty Tkacik, Penn State

Publicação Original

Universidade Estadual da Pensilvânia

Áreas

Análises Clínicas, Bioeletrônica, Bioengenharia, Biomateriais, Biomedicina, Bioquímica, Computação, Dispositivos Vestíveis, Engenharia Biomédica, Fisiologia, Gastroenterologia, Modelagem Matemática, Patologia, Pneumologia, Telemedicina

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Resumo

Nos EUA, pesquisadores desenvolveram um dispositivo vestível bioeletrônico que usa hidrogéis e é capaz de rastrear com precisão os níveis de íons cloreto no suor.

A medição de cloreto no suor é essencial para avaliar o estado de hidratação e condições de saúde como a fibrose cística.

Os pesquisadores testaram o biossensor tanto no modo vestível, durante a realização de exercícios físicos, quanto em laboratório, analisando o suor colhido remotamente.

Os resultados mostraram que o novo biossensor produz leituras mais precisas em comparação com sensores potenciométricos.

Foco do Estudo

Desenvolver tecnologia para quantificar íons cloreto no suor através de sensor vestível.

Estudo

Medir a composição química do suor de uma pessoa – especificamente os níveis de cloreto – pode servir como um sistema de alerta precoce para ajudar o diagnóstico de fibrose cística, uma doença genética que danifica os pulmões e o sistema digestivo.

Recentemente, um grupo de pesquisadores da Universidade Estadual da Pensilvânia (Penn State) desenvolveu um dispositivo vestível capaz de rastrear com precisão os níveis de íons cloreto no suor, o que é essencial para avaliar o estado de hidratação e condições de saúde como fibrose cística.

O biossensor viabiliza o rastreamento em tempo real do suor de uma pessoa que se exercita por meio de um design à base de hidrogel que permite que o dispositivo opere com sensibilidade, precisão e eficiência aprimoradas, além de ser reutilizável.

O estudo foi publicado na revista científica Biosensors and Bioelectronics.

De acordo com Wanqing Zhang, doutoranda em Engenharia Mecânica da Penn State e coautora do artigo, o novo biossensor usa vários tipos de hidrogel – um material rico em água, semelhante a um gel, feito de redes de polímeros – para melhorar sua resposta.

O biossensor contém uma câmara de suor, um hidrogel seletivo de cátions (CH), com cátions móveis, e um hidrogel de alta salinidade (HH), como o suor. Quando o suor entra na câmara, a diferença na concentração de sal entre o suor e o HH faz com que os cátions móveis no CH se movam do lado do HH para o lado da câmara de suor, gerando uma tensão de circuito aberto (OCV) entre os dois pontos. Ao rastrear essa tensão – que indica quantos íons cloreto estão presentes na amostra de suor – podem ser rastreados os níveis de íons cloreto.

O método tradicional de medir os níveis de íons cloreto é ir a um hospital e fazer as medições, o que é demorado e caro. Os sensores vestíveis que desenvolvemos processam o suor e monitoram os níveis de íons cloreto em tempo real, diretamente no corpo do indivíduo. Isso fornece aos pesquisadores muitas informações sobre a saúde de um indivíduo e, especificamente para este estudo, permite identificar os altos níveis de íons cloreto que indicam a presença de fibrose cística

Wanqing Zhang, doutoranda em Engenharia Mecânica da Penn State e coautora do estudo

Resultados

“Em outros projetos de sensores, é extremamente difícil ou impossível rastrear efetivamente pequenas flutuações nos níveis de íons cloreto”, disse o Dr. Huanyu ‘Larry’ Cheng, professor de Engenharia Mecânica da Penn State e autor sênior do artigo. “Ao incorporar dois tipos diferentes de hidrogel no design do nosso sensor, podemos medir a mudança na OCV do sensor em tempo real, o que significa que podemos acompanhar a flutuação dos níveis de íons cloreto no suor da pessoa”.

No entanto, o uso apenas dessas soluções de hidrogel apresentou alguns problemas, explicou Wanqing Zhang. O material dos hidrogéis é uma rede de polímeros hidrofílicos, ou seja, materiais altamente atraídos pela água, o que significa que a água e os eletrólitos poderiam facilmente penetrar nos hidrogéis. A equipe então utilizou um material conhecido como filme de PVDF-HFP, para isolar os hidrogéis do excesso de água ou eletrólitos, e garantir a precisão do sensor.

Para testar o biossensor, a equipe conduziu dois experimentos diferentes. Primeiro, coletaram suor de um indivíduo se exercitando e o analisaram usando o sensor separadamente do corpo do indivíduo. Eles então monitoraram o suor enquanto o sujeito usava o sensor durante o exercício, rastreando os níveis de íons cloreto em um software que gera informações gráficas em tempo real. As leituras de ambos os experimentos foram então comparadas para confirmar a precisão das leituras do sensor.

O sensor coleta dados muito rapidamente, medindo e visualizando os níveis de íons cloreto em menos de 10 segundos. De acordo com Wanqing Zhang, o biossensor produz leituras mais precisas em comparação com sensores potenciométricos.

A pesquisadora também  destacou a alta consistência e a independência do sensor em relação às leituras anteriores, o que garante leituras fáceis e precisas sem a necessidade de fazer conexões entre múltiplas leituras anteriores, melhorando sua reutilização.

Embora o sensor tenha sido projetado principalmente para ajudar a identificar níveis de íons cloreto indicativos de fibrose cística, o professor Huanyu Cheng acredita que o projeto apresenta uma base sólida para futuros dispositivos vestíveis que possam detectar outros biomarcadores.

Este sensor abre caminho para sensores de cloreto de baixo custo, escaláveis ​​e vestíveis

Dr. Huanyu Cheng, professor de Engenharia Mecânica da Penn State e autor sênior do estudo

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Autores/Pesquisadores Citados

Wanqing Zhang

Doutoranda em Engenharia Mecânica da Universidade Estadual da Pensilvânia (Penn State)

Dr. Huanyu Cheng

Professor de Engenharia Mecânica da Universidade Estadual da Pensilvânia (Penn State)

Publicação

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a revista científica Biosensors and Bioelectronics (em inglês).

Mais Informações

Acesse a notícia original completa na página da Universidade Estadual da Pensilvânia (em inglês).

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