Standio ai risultati di un recente studio, la maglia si è rivelata migliore nel raccogliere dati rispetto a un monitor standard con fascia toracica.

Come riportato sulla rivista Nano Letters, dell’American Chemical Societyl, il laboratorio della Brown School of Engineering guidato dall’ingegnere chimico e biomolecolare Matteo Pasquali ha cucito fibre di nanotubi nell’abbigliamento sportivo per monitorare la frequenza cardiaca ed eseguire un elettrocardiogramma continuo (ECG) di chi lo indossa. Le fibre sono conduttive quanto i fili metallici, ma sono lavabili, comode e molto meno soggette a rotture quando un corpo è in movimento, secondo i ricercatori.

Nel complesso, la maglietta “intelligente” si è rivelata migliore nel raccogliere dati rispetto a un monitor standard con fascia toracica, che effettuava misurazioni dal vivo durante gli esperimenti. Se abbinata a monitor per elettrodi medici commerciali, la camicia di nanotubi di carbonio ha fornito ECG leggermente migliori. “La maglietta deve essere aderente al petto – afferma Lauren Taylor, autrice principale dello studio –. Negli studi futuri, ci concentreremo sull’utilizzo di patch più dense di fili di nanotubi di carbonio, in modo che ci sia più superficie a contatto con la pelle”.

I ricercatori hanno notato che le fibre di nanotubi sono morbide e flessibili e gli indumenti che le incorporano sono lavabili in lavatrice. Le fibre possono essere cucite a macchina nel tessuto, proprio come il filo standard. Il motivo a punto zigzag consente al tessuto di allungarsi senza romperlo. Le fibre fornivano non solo un contatto elettrico costante con la pelle di chi le indossava, ma servivano anche come elettrodi per collegare dispositivi elettronici come trasmettitori Bluetooth per trasmettere dati a uno smartphone o connettersi a un monitor Holter, che può essere riposto nella tasca di un utente. 

Il laboratorio di Pasquali ha  introdotto la fibra di nanotubi di carbonio nel 2013. Da allora le fibre, ciascuna contenente decine di miliardi di nanotubi, sono state studiate per essere utilizzate come  ponti per riparare i cuori danneggiati, come interfacce elettriche con il cervello, per l’uso negli impianti cocleari, come antenne flessibili e per applicazioni automobilistiche e aerospaziali. Il loro sviluppo fa anche parte del Carbon Hub, basato su Rice, un’iniziativa di ricerca multiuniversitaria guidata da Rice e lanciata nel 2019 .

I filamenti di nanotubi originali, larghi circa 22 micron, erano troppo sottili per essere maneggiati da una macchina da cucire. Taylor ha detto che un cordaio è stato utilizzato per creare un filo da cucire, essenzialmente tre fasci di sette filamenti ciascuno, intrecciati in una dimensione approssimativamente equivalente al filo normale. “Abbiamo lavorato con qualcuno che vende piccole macchine progettate, per realizzare corde per modellini di navi – prosegue Taylor, che all’inizio ha provato a tessere il filo a mano, con scarso successo –. È stato in grado di creare un dispositivo di media scala che fa lo stesso lavoro”.

Il motivo a zigzag può essere regolato per tenere conto di quanto è probabile che una maglietta o un altro tessuto si allunghi. Taylor ricorda che il team sta lavorando con il dottor Mehdi Razavi e i suoi colleghi del Texas Heart Institute, per capire come massimizzare il contatto con la pelle. Secondo i ricercatori, le fibre intrecciate nel tessuto possono essere utilizzate anche per incorporare antenne o LED. Piccole modifiche alla geometria delle fibre e all’elettronica associata potrebbero eventualmente consentire agli indumenti di monitorare i segni vitali, lo sforzo di forza o la frequenza respiratoria.

Taylor ha notato che altri potenziali usi potrebbero includere interfacce uomo-macchina per automobili o robotica morbida, o come antenne, monitor sanitari e protezione balistica nelle uniformi militari. “Abbiamo dimostrato con un collaboratore alcuni anni fa che le fibre di nanotubi di carbonio sono migliori nel dissipare l’energia in base al peso rispetto al Kevlar, e questo senza alcuni dei guadagni che abbiamo avuto da allora in termini di resistenza alla trazione”, aggiunge.

“Vediamo che, dopo due decenni di sviluppo nei laboratori di tutto il mondo, questo materiale funziona in un numero sempre maggiore di applicazioni – sottolinea Pasquali –. Grazie alla combinazione di  conduttività, buon contatto con la pelle,  biocompatibilità  e  morbidezza, i fili di nanotubi di carbonio sono un componente naturale per i dispositivi indossabili”.

Il mercato dei dispositivi indossabili, sebbene relativamente piccolo, potrebbe essere un punto di ingresso per una nuova generazione di materiali sostenibili, che possono essere derivati ​​da idrocarburi tramite scissione diretta, un processo che produce anche idrogeno pulito. Lo sviluppo di tali materiali è un obiettivo del Carbon Hub. “Siamo nella stessa situazione delle celle solari qualche decennio fa – conclude Pasquali –. Abbiamo bisogno di leader delle applicazioni, in grado di fornire una spinta per aumentare la produzione e aumentare l’efficienza”.

I coautori del documento sono gli studenti laureati della Rice, Steven Williams e Oliver Dewey, e gli ex studenti J. Stephen Yan, ora al Boston Consulting Group, e Flavia Vitale, assistente professore di neurologia presso l’Università della Pennsylvania. Pasquali è direttore del Carbon Hub e professore di ingegneria chimica e biomolecolare AJ Hartsook e professore di chimica e di scienza dei materiali e nanoingegneria.

Redazione Nurse Times

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