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Dec 11, 2023

bateria flexível

Relatórios Científicos volume 12,

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 12356 (2022) Citar este artigo

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Neste trabalho, uma comunicação de campo próximo (NFC) baseada em microcontrolador de baixa potência em interface com uma célula de combustível híbrida de glicose abiótica flexível é projetada para funcionar como um sensor de glicose sem bateria. A célula de combustível abiótica de glicose é fabricada pela deposição de platina coloidal (co-Pt) na região anódica e nanopartículas de óxido de prata com nanotubos de carbono de paredes múltiplas (Ag2O-MWCNTs) composto na região catódica. O comportamento eletroquímico é caracterizado por voltametria cíclica e cronoamperometria. Esta célula de combustível híbrida de glicose gerou uma voltagem de circuito aberto de 0,46 V, densidade de corrente de curto-circuito de 0,444 mA/cm2 e densidade de potência máxima de 0,062 mW/cm2 a 0,26 V na presença de 7 mM de glicose fisiológica. Após a integração do dispositivo da célula de combustível híbrida de glicose abiótica com o módulo NFC, os dados do sistema de monitoramento de glicose são transmitidos com sucesso para um aplicativo Android para visualização na interface do usuário. A voltagem da célula correlacionou (r2 = 0,989) com a concentração de glicose (até 19 mM) com uma sensibilidade de 13,9 mV/mM•cm2.

O monitoramento contínuo da glicose é a estratégia mais eficaz para reduzir as complicações que podem surgir dos níveis elevados de glicose no corpo. Indivíduos com diabetes devem verificar frequentemente os níveis de glicose usando um teste de picada no dedo e/ou monitores contínuos de glicose (CGMs). Um sensor ideal para monitorar a glicose no corpo deve apresentar estabilidade a longo prazo e comunicar sem fio mudanças transitórias nos níveis de glicose com o paciente ou cuidador. Os transdutores eletroquímicos receberam muita atenção nas últimas décadas no desenvolvimento de biossensores baseados em glicose1,2,3. Os transdutores eletroquímicos convertem informações químicas ou biológicas, como a concentração do analito e a composição geral, em um sinal elétrico útil. Além disso, apresentam uma ampla gama de benefícios em relação a outras técnicas, como simples construção e rápido tempo de reação com grande limite de detecção, seletividade e sensibilidade4,5,6.

A sensibilidade dos biossensores eletroquímicos é significativamente aprimorada pelos materiais condutores usados ​​no projeto da área eletroativa e os nanomateriais têm sido extensivamente explorados como materiais sensores para aumentar a sensibilidade e o alcance linear do biossensor eletroquímico7. A maioria dos biossensores eletroquímicos são projetados para detectar uma ampla gama de analitos e geralmente são compostos de um material sensor de eletrodo modificado com um elemento de biorreconhecimento ou biorreceptor, como enzimas, anticorpos ou aptâmeros8, 9. Nanotubos de carbono de paredes múltiplas e simples6, 9, óxidos metálicos semicondutores7,10, polímeros condutores11,12,13 e grafeno14 são alguns dos materiais sensores mais usados. A aplicação de nanopartículas ou nanoestruturas, como platina, ouro e prata, continua a atrair atenção significativa devido às suas propriedades eletroquímicas excepcionais15, 16 para melhorar a transferência direta e rápida de elétrons do biorreceptor para o coletor de corrente, bem como a eficiência do biossensor em a ausência de mediadores17, 18. Esses materiais exibem alta proporção de volume para superfície e grande biocompatibilidade e, portanto, são alternativas atraentes para biorreceptores para o desenvolvimento de biossensores para dispositivos vestíveis de monitoramento de saúde1, 19,20,21.

Os dispositivos de saúde vestíveis têm se concentrado principalmente na miniaturização do dispositivo e na operação sem fio (por exemplo, Bluetooth e comunicação de campo próximo (NFC))22, 23. Embora o dispositivo vestível tenha usado principalmente a tecnologia Bluetooth, seu grande tamanho e peso podem afetar a usabilidade22. Ali et ai. relataram o desenvolvimento de um dispositivo de monitoramento de glicose implantado usando Bluetooth de baixa energia (BLE)24. Os dados de glicose do sistema são transferidos por BLE para um PDA (smartphone ou iPad), que exibe os dados em formato de texto. Esta tecnologia tem algum sucesso na redução do consumo de energia de uma unidade de alimentação externa e da unidade implantada. Da mesma forma, um sistema de monitoramento de nível de glicose no sangue baseado em rede de área corporal sem fio foi construído utilizando um glicosímetro, um Arduino Uno e um módulo Zigbee e um site foi usado para obter monitoramento remoto de glicose25. No entanto, devido ao alto consumo de energia da placa Arduino Uno e do módulo Zigbee, o sistema não é energeticamente eficiente. Para resolver essa limitação, outros empregaram um transmissor externo para conectar e carregar o sensor de glicose sem fio com funcionalidade Bluetooth e aplicativo para smartphone26. Além disso, dispositivos baseados em NFC foram propostos para melhorar o conforto do corpo devido às suas vantagens de não terem bateria e sem fio27, 28. Várias aplicações baseadas em NFC foram demonstradas, incluindo sensor colorimétrico de suor26, dispositivo "semelhante à pele" que monitora o coração variabilidade de frequência (VFC)27, dosímetro ultravioleta epidérmico28, oximetria de pulso29, lentes de contato inteligentes30 e tatuagem eletrônica sem fio18.