Sensor Fitness consegue detectar fadiga muscular durante exercício

Pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia Rei Abdullah (KAUST), na Arábia Saudita, anunciaram o desenvolvimento de um dispositivo vestível que funcionará como uma espécie de sensor fitness. Isso porque ele poderá detectar quando há um desgaste excessivo dos músculos durante o exercício, ou seja, fadiga muscular.

O sensor fitness desenvolvido por essa equipe utiliza um material chamado MXene e conta ainda com Bluetooth para que possa se conectar com dispositivos próximos e passar as informações necessárias para a leitura dos dados. Com isso, o usuário tem acesso a mudanças no PH do suor e até mesmo acúmulo de ácido indutor de fadiga nas células.

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Como funciona o sensor fitness?

O novo sensor fitness é construído a partir de nanomateriais ultrafinos, que são chamados de MXenes, e que são fundamentais para monitorar o bem estar de uma pessoa através da sua transpiração (suor).

Esse material compartilha de uma natureza bidimensional com o grafeno, porém são compostos de metais não tóxicos, como o titânio. Há ainda uma combinação com átomos de carbono ou de nitrogênio. Ele possui uma condutividade bem alta e cargas superficiais fortes, e por isso são ótimos biossensores capazes de detectar mudanças nas concentrações químicas.

A equipe do professore Husam Alshareef já havia desenvolvido, em 2019, um eletrodo que contava com o sensor em uma braçadeira vestível. O dispositivo contava com inserções de MXene com enzimas apropriadas e, por isso, conseguiu absorver a transpiração do usuário e detectar mudanças químicas e presença de glicose e ácido lático.

Ele e sua equipe se uniu a equipe de pesquisa de Sahika Inal (KAUST) e recentemente fizeram uma tentativa de combinar folhas de MXene com hidrogéis, que são polímeros com água que são compatíveis com o tecido humano e podem se esticar. Com isso, eles também descobriram que os altos níveis de íons móveis do hidrogel garantiam uma alta sensibilidade à tensão mecânica que acontece durante os exercícios físicos.

“Inicialmente, as folhas de MXene são orientadas aleatoriamente dentro do hidrogel, mas quando você aplica pressão a elas, as folhas ficam mais orientadas horizontalmente”, explicou Alshareef. “Como os MXenes têm uma alta concentração de cargas negativas em suas superfícies, os arranjos horizontais afetam fortemente os movimentos de íons dentro do hidrogel e, portanto, podemos medir diferentes níveis de mudança de pressão.”

Sensor vestível ganha protótipo de sucesso, mas precisa ser otimizado

Eles conseguiram desenvolver um protótipo desse sensor vestível com o novo composto de MXene e hidrogel e ele conseguiu rastrear o movimento muscular com sucesso, produzindo assim padrões diferentes de resistência elétrica à medida que o estresse mecânico aumentava, simulando exercício.

Esses padrões também mudaram instantaneamente quando foram expostos a íons adicionais na forma de soluções ácidas ou básicas, que simulam o suor. Isso fez com que a equipe percebesse que o dispositivo poderia ser usado para monitorar mudanças de pH no suor e também a presença de acúmulo de ácido indutor de fadiga nas células musculares.

Kang Lee, ex-pós-doc da KAUST e principal autor do estudo, explica que “À medida que nos exercitamos e nossos músculos se cansam, o sensor vê o novo ambiente químico e produz diferentes curvas de resistência elétrica versus estresse. Ao comparar essas curvas com curvas de referência para um determinado sensor, podemos determinar o pH do suor e a fadiga do músculo.”

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E com o uso do Bluetooth para se conectar a dispositivos próximos, o sensor baseado em MXene pode ser uma ótima ferramenta para atletas que querem medir seu desempenho em tempo real ou até mesmo para pessoas que fazem exercícios físicos e querem evitar a fadiga muscular naqueles mais pesados. Para isso, entretanto, a tecnologia precisa ser otimizada.

“O desafio mais sério é a estabilidade a longo prazo do sensor, por isso estamos analisando a alteração de composições e designs em experimentos futuros”, diz Alshareef.

Fonte: eurekalert