211service.com
Hilo de nanotubos de carbono
Los textiles inteligentes pueden monitorear los signos vitales, advertir sobre alérgenos e incluso enfriar a quienes los usan cuando aumenta la temperatura. Pero conectar las telas con sensores ha demostrado ser un desafío: la mayoría de las telas electrónicas son demasiado voluminosas para llevarlas cómodamente y no pueden realizar operaciones sofisticadas. Ahora, los investigadores han recubierto el hilo de algodón convencional con nanotubos de carbono biosensibles de alta conductividad. Los hilos se pueden tejer en telas que son livianas y portátiles, pero actúan como sensores simples y sensibles que pueden, entre otras funciones, detectar sangre humana.
Textiles de nanotubos: El hilo de algodón sumergido en una mezcla de nanotubos de carbono y polímeros conductores transporta suficiente corriente eléctrica para encender un diodo emisor de luz.
Queríamos crear una alternativa a los tejidos electrónicos muy complejos desarrollados anteriormente, dice Nicolás Kotov , profesor de ingeniería química en la Universidad de Michigan. Muchos tejidos electrónicos incorporan hilos metálicos, que son pesados y propensos a la corrosión, o fibras ópticas, que son voluminosas. Y aunque otros grupos han intentado incorporar nanotubos de carbono, que pueden transportar tanto corriente eléctrica como datos, en los textiles, los investigadores han tenido poco éxito.
Los tejidos de Kotov, que se fabrican sumergiendo algodón en una mezcla de nanotubos de carbono y un polímero conductor, transportan más corriente que los tejidos de nanotubos anteriores. En el trabajo publicado en línea en Nano letras , Kotov demostró que un diodo emisor de luz (LED) colocado en un circuito entre dos de los hilos de algodón recubiertos brilla intensamente. La demostración de que un textil puede transportar tanta corriente es impresionante, dice Juan Hinestrosa , profesor de ciencia de las fibras y director del Laboratorio de Nanotecnología Textil de la Universidad de Cornell.
El grupo de Michigan también es el primero en demostrar la biodetección con textiles de nanotubos. Los nanotubos de carbono se están desarrollando ampliamente para detección química y diagnóstico clínico, en parte porque es simple decorarlos con moléculas de unión como anticuerpos: cuando una molécula objetivo se une al nanotubo, cambia la conductividad del nanotubo de una manera que es detectable. En este caso, Kotov decoró los nanotubos de carbono con anticuerpos contra la albúmina de proteína de sangre humana, demostrando que los textiles podrían usarse para detectar sangre humana. Los textiles no responden a la albúmina bovina, lo que demuestra que los sensores son muy específicos para su objetivo.
El trabajo abrirá una vía a una nueva generación de materiales para vestir, predice Hinestrosa. Él dice que el algodón recubierto de nanotubos de Kotov mantiene las propiedades del textil y agrega nuevas funciones. La ropa para soldados con detección de albúmina podría alertar a los equipos médicos remotos sobre el hecho de que un soldado está sangrando, dice Kotov. El cambio en la corriente que indica la presencia de una herida podría ser detectado por una computadora portátil que luego enviaría un mensaje. Los textiles que incorporan nanotubos tratados con anticuerpos también podrían alertar al usuario sobre los alérgenos al iluminar los LED o enviar un mensaje a un teléfono celular. La ropa que incorpore múltiples tiras de tejido sensor, cada una dirigida a un biomarcador diferente o a parámetros como la temperatura, sería capaz de realizar un seguimiento más sofisticado de los signos vitales.
Nos estamos acercando al objetivo de los textiles inteligentes, dice Pulickel Ajayan , profesor de ingeniería mecánica y ciencia de los materiales en la Universidad de Rice. El trabajo de Kotov, dice, es una buena demostración de que los textiles que incorporan nanomateriales pueden hacer más que simplemente conducir electricidad.
La ventaja de incorporar nanotubos de carbono a los textiles, dice Hinestrosa, es que pueden realizar muchas funciones diferentes, por lo que no es necesario agregar componentes extra voluminosos. Puede usar los mismos hilos como conductores, sensores y como transductores de la señal, dice. Por ejemplo, en la ropa que se ajusta al clima, los nanotubos de carbono pueden detectar la temperatura, llevar la lectura a una computadora portátil y luego transmitir una señal de la computadora que dirige las fibras para que se adapten a un tejido más abierto si hace calor.
Kotov señala que el mecanismo de biosección de sus textiles, que se basa en cambios en la corriente, no es complicado. En el escenario más simple posible, el cambio en la corriente que indica la presencia de una proteína de interés se puede leer usando nada más que una batería y una bombilla. A pesar de la simplicidad del concepto, la sensibilidad es asombrosa, dice Kotov. Por el contrario, los métodos convencionales para identificar proteínas requieren múltiples pasos de preparación en un laboratorio húmedo y equipo de imágenes de fluorescencia.