UCLA, 08/08/2022
Pesquisadores da UCLA e da Universidade de Stanford desenvolveram uma tecnologia segura, não invasiva e de um toque usando sensores químicos revestidos de hidrogel e uma estrutura de interpretação de sinal que pode apresentar informações detalhadas sobre a composição do sangue de um indivíduo - como metabólitos, hormônios, nutrientes e produtos farmacêuticos, bem como oxigênio no sangue - tudo através da pressão de um dedo.
O primeiro sistema de seu tipo baseia-se em tecnologias anteriores de detecção de pele desenvolvidas pelos pesquisadores, e um artigo descrevendo a nova tecnologia foi publicado recentemente na revista Proceedings of the National Academy of Science (PNAS).
Uma aplicação potencial da tecnologia é incorporar os sensores em volantes de carros sem chave para medir os níveis de álcool e drogas no sangue. Isso pode ajudar a evitar dirigir sob a influência (DUI) de drogas ou álcool que podem prejudicar a capacidade do motorista de operar um veículo com segurança.
“Esta tecnologia baseada em toque pode servir como uma interface homem-máquina para perceber e interpretar o que está dentro do corpo de alguém”, disse o líder do estudo e autor sênior Sam Emaminejad, professor associado de engenharia elétrica e de computação na Escola de Engenharia Samueli da UCLA. “Ele fornece informações muito mais ricas sobre nossa saúde do que os atuais biossensores baseados em toque, como oxímetros de pulso”.
O sistema, descrito pelos pesquisadores como uma “interface criptográfica bio-humano-máquina”, ou CB-HMI, usa sensores químicos finos revestidos com hidrogel para coletar e detectar moléculas circulantes particulares na pele através da transpiração natural. O CB-HMI também coleta a frequência cardíaca e os níveis de oxigênio no sangue.
“Isso combina a familiaridade de um escaneamento de impressões digitais, como o que desbloqueia alguns modelos de smartphones, com nossos avanços em diagnósticos não invasivos que podem detectar vestígios de moléculas circulantes em nosso corpo, tradicionalmente coletadas em amostras de sangue, saliva e outros fluidos.” disse Emaminejad, que também é membro do California NanoSystems Institute. “É importante ressaltar que ele também pode criptografar os dados no ponto de coleta, aproveitando a impressão digital exclusiva do indivíduo como chave, para que os dados coletados permaneçam seguros e privados.”
“Esta tecnologia baseada em toque pode servir como uma interface homem-máquina para perceber e interpretar o que está dentro do corpo de alguém”, disse Sam Emaminejad.
Para seus experimentos, os pesquisadores desenvolveram sensores finos revestidos de hidrogel para medir os níveis de etanol e acetaminofeno nos participantes. Eles integraram esses sensores com outros biossensores e um scanner de impressão digital e desenvolveram algoritmos de acompanhamento para decifrar as informações.
“O sistema autenticou o usuário antes de prosseguir para as próximas etapas”, disse o autor principal Shuyu Lin, estudante de doutorado da UCLA e membro do Laboratório de Bioeletrônica Interconectado e Integrado (I²BL) de Emaminejad. “Também aplicamos nossa interface para criar um dispensador de medicamentos inteligente que dispensa apenas a quantidade apropriada de paracetamol, dependendo dos níveis atuais no sangue”.
Os pesquisadores imaginam que tais interfaces podem ser estendidas e aplicadas para criar ambientes “inteligentes” que se adaptem às necessidades dos indivíduos. Além de incorporar o sistema em máquinas pesadas para garantir que seus operadores estejam autorizados e fisicamente saudáveis para operar as máquinas, os pesquisadores disseram que a tecnologia também pode ser usada para monitoramento remoto de pacientes. Quando conectado a um laptop ou tablet, o sistema pode transmitir informações fisiológicas detalhadas em tempo real de um paciente para um médico durante uma visita (consulta) por vídeo.
Os outros autores principais do artigo publicado pela PNAS são os alunos de pós-graduação de Emaminejad e membros do laboratório Jialun Zhu e Wenzhuo Yu. Outros autores da UCLA de seu laboratório incluem Bo Wang, Kiarash Sabet, Yichao Zhao, Xuanbing Cheng, Hannaneh Hojaiji, Haisong Lin e Jiawei Tan. Os outros autores seniores são o Dr. Carlos Milla, professor de pediatria da Stanford Medical School e Ronald Davis, professor de bioquímica e genética da Stanford University e diretor do Stanford Genome Technology Center.
A pesquisa é apoiada pelo programa Smart and Connected Health da National Science Foundation, Precise Advanced Technologies and Health Systems for Underserved Populations (PATHS-UP), PhRMA Foundation, UCLA Samueli School of Engineering e uma bolsa de exames preliminares de engenharia elétrica e de computação da UCLA para Shuyu Lin. O Grupo de Desenvolvimento de Tecnologia da UCLA solicitou uma patente provisória nos EUA sobre a tecnologia do Emaminejad e dos três principais autores.
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