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Nov 06, 2023

Medição do sinal cerebral usando eletrodos de tatuagem impressos

13 de maio de 2020

13 de maio de 2020

pela Universidade de Tecnologia de Graz

Em 2015, Francesco Greco, chefe do Laboratório de Materiais Aplicados para Eletrônica Impressa e Macia (LAMPSe) no Instituto de Física do Estado Sólido da Universidade de Tecnologia de Graz, desenvolveu os chamados "eletrodos de tatuagem" junto com cientistas italianos.

Estes são polímeros condutores que são impressos usando uma impressora a jato de tinta em papel de tatuagem padrão e depois colados na pele como transferências para medir a atividade cardíaca ou muscular.

Este tipo de eletrodo, otimizado em 2018, abriu caminhos completamente novos em exames eletrofisiológicos, como eletrocardiografia (ECG) ou eletromiografia (EMG). Graças a uma espessura de 700 a 800 nanômetros – cerca de 100 vezes mais fino que um fio de cabelo humano – as tatuagens se adaptam a peles irregulares e quase não são perceptíveis no corpo.

Além disso, as "tatuagens" são eletrodos secos; ao contrário dos eletrodos de gel, eles funcionam sem uma interface líquida e não podem secar.

Eles são perfeitamente adequados para medições de longo prazo. Mesmo os pelos que crescem através da tatuagem não interferem na gravação do sinal.

Com base nessa conquista pioneira, a Greco, juntamente com Esma Ismailova (Departamento de Bioeletrônica, École Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne, França) e Laura Ferrari (The BioRobotics Institute, Scuola Superiore Sant'Anna, Itália), alcançou agora um mais um marco na medição de sinais bioelétricos: o grupo modificou os eletrodos de tatuagem de forma que eles também possam ser usados ​​em eletroencefalografia (EEG) – ou seja, para medir a atividade cerebral.

Para fazer isso, os pesquisadores usaram a mesma abordagem de 2018, ou seja, impressão a jato de tinta de polímero condutor em papel de tatuagem. A composição e a espessura do papel de transferência e do polímero condutor foram otimizadas para conseguir uma conexão ainda melhor entre o eletrodo de tatuagem e a pele e registrar os sinais de EEG com a máxima qualidade, porque:

"As ondas cerebrais estão na faixa de baixa frequência e os sinais de EEG têm uma amplitude muito baixa. Eles são muito mais difíceis de capturar em alta qualidade do que os sinais de EMG ou ECG", explica Laura Ferrari, que trabalhou neste projeto durante seu doutorado. e agora é pesquisador de pós-doutorado na França.

Testes em condições clínicas reais mostraram que a medição de EEG com as tatuagens otimizadas é tão bem-sucedida quanto com eletrodos de EEG convencionais.

"Devido à impressão a jato de tinta e aos substratos disponíveis comercialmente, no entanto, nossas tatuagens são significativamente mais baratas do que os eletrodos de EEG atuais e também oferecem mais vantagens em termos de conforto de uso e medições de longo prazo em comparação direta", diz Greco.

Os novos eletrodos de tatuagem são o primeiro tipo de eletrodo seco adequado para medições de EEG de longo prazo e, ao mesmo tempo, compatíveis com magnetoencefalografia (MEG). O MEG é um método bem estabelecido para monitorar a atividade cerebral, para o qual até agora apenas os chamados "eletrodos úmidos" podem ser usados.

Esses eletrodos funcionam com base em eletrólito, gel ou pasta de eletrodos e, portanto, secam rapidamente e são inadequados para medições de longo prazo. A nova geração de eletrodos de tatuagem consiste exclusivamente em polímeros condutores, ou seja, não contém nenhum metal que possa ser problemático para exames de MEG e é impresso exclusivamente com jato de tinta.

"Com nosso método, produzimos o eletrodo compatível com MEG perfeito, reduzindo custos e tempo de produção", diz Greco feliz. O pesquisador da TU Graz está atualmente girando ideias sobre como essa tecnologia pode ser usada em clínicas e em neuroengenharia, bem como no campo de interfaces cérebro-computador.