MIT desenvolve hidrogel respirável para aprimorar a eficiência de sensores médicos e curativos

Engenheiros do Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) desenvolveram um hidrogel respirável capaz de permitir a troca de gases e a evaporação de suor enquanto permanece aderido ao corpo. A inovação, detalhada na revista Nature, utiliza a estrutura dos pulmões humanos como inspiração para aprimorar a eficiência de sensores médicos, curativos e dispositivos vestíveis de monitoramento contínuo.

Estrutura e composição do material

A principal limitação dos hidrogéis comuns é a alta retenção de água, que, embora garanta a biocompatibilidade e a maciez, acaba acumulando calor e umidade. Esse cenário gera irritações cutâneas e compromete a precisão de medições de saúde.

Para solucionar a questão, a equipe integrou partículas de aerogel de sílica a uma fórmula de hidrogel convencional. Essas partículas funcionam como bolhas de ar sólidas que formam uma rede tridimensional de canais microscópicos. Essa arquitetura possibilita o transporte de oxigênio e vapor de água sem que o material perca sua capacidade de hidratação.

O novo tecido consegue manter 70% de sua água, mas apresenta resultados superiores em testes de laboratório:

• Permeabilidade ao oxigênio: 10 vezes maior que a de hidrogéis tradicionais.
• Transmissão de vapor de água: entre 10 e 100 vezes mais rápida do que em curativos de poliuretano ou silicone.

Desempenho em atividade física

A eficácia do material foi testada durante a prática de exercícios, evidenciando a diferença térmica em relação aos produtos comerciais. Após 20 minutos de atividade, a pele sob um curativo de silicone registrou um aumento de 6,5 graus centígrados. Já sob o hidrogel do MIT, a temperatura diminuiu aproximadamente um grau, com produção mínima de suor.

Em testes com dez voluntários que utilizaram o material no peito por uma hora de exercício moderado, não foram relatados casos de coceira ou irritações. Além disso, o componente demonstrou alta durabilidade, preservando 95% de sua capacidade de ventilação mesmo após 10 mil ciclos de alongamento.

Aplicações em monitoramento cardíaco

A pesquisa avançou para a criação de um eletrodo baseado nesse hidrogel para registrar a atividade elétrica do coração. Diferente dos modelos convencionais, que perdem estabilidade devido ao acúmulo de suor, a nova versão proporcionou sinais de eletrocardiograma mais nítidos durante e após o esforço físico. O dispositivo permitiu a coleta de dados úteis por 10 dias seguidos.

Xuanhe Zhao, engenheiro mecânico do MIT e autor principal do estudo, destaca que o material supera as limitações anteriores ao conciliar a suavidade e o alto teor de água com a respirabilidade. Para que a tecnologia chegue à prática clínica, serão necessários novos estudos focados em esterilização, fabricação em escala industrial, segurança a longo prazo e testes com grupos mais diversificados de participantes.