Fabrication of screen printed electrodes on biodegradable substrates (nanocellulose and onion films Allium cepa L) for applications in the medical, food and agroindustrial industries.

• Grant number: 19/07328-8
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Technical Training Program - Technical Training
• Start date: May 01, 2019
• End date: November 30, 2019
• Field of knowledge: Interdisciplinary Subjects
• Principal Investigator: Deivy Wilson Masso
• Grantee: Larissa Peloso Mobilon
• CNAE: Pesquisa e desenvolvimento experimental em ciências físicas e naturais
• Associated research grant: 18/15039-3 - Fabrication of screen printed electrodes on biodegradable substrates (nanocellulose and onion films Allium cepa L.) for applications in the medical, food and agroindustrial industries, AP.PIPE

Abstract

Eletrodos impressos por serigrafia (screen-printed electrodes, SPEs) são dispositivos amplamente empregados na fabricação de sensores por possuírem boa estabilidade, e serem fabricados por técnicas simples e escalonáveis. Ainda, estes eletrodos podem ser facilmente modificados com biomoléculas, sendo o exemplo mais conhecido o biossensor de glicose usado no diagnóstico de Diabetes mellitus, o qual representa um mercado de aproximadamente três bilhões de reais. Embora SPEs sejam produtos altamente consumidos em centros de P&D&I para aplicações analíticas, indústria automotiva e no setor da saúde no país, os mesmos não são produzidos no Brasil, e o valor de unidades descartáveis importadas varia entre R$12 e R$26. Com base nessa carência, e na necessidade de se produzir eletrodos funcionais para sensores e biossensores com aplicação em diversos outros setores (medicina, meio-ambiente, segurança do trabalho e indústria), propõe-se neste projeto demonstrar a viabilidade técnico-científica da produção de SPEs de menor custo e performance superior. Pretende-se explorar o uso de filmes finos à base de biopolímeros (nanocelulose bacteriana e derivados da cebola - Allium cepa L) como substrato de impressão, e também avaliar nanomateriais produzidos no Brasil para formulação de tintas condutoras alternativas. Para estas tarefas, contaremos com o know-how da BioSmart Nanotechnology, microempresa parceira do projeto, a qual já explora filmes derivados de cebola para fabricação de embalagem inteligentes e compósitos de nanocelulose bacteriana para aplicações farmacêuticas e medicinais. A além de atuar em pesquisa & desenvolvimento de soluções comerciais baseadas em nanopartículas metálicas e poliméricas customizadas. O desenvolvimento tecnológico ao longo do projeto compreenderá o estudo de tintas e condições ideais de impressão para a deposição de SPEs, seguida da caracterização elétrica e eletroquímica dos mesmos. Espera-se que o uso de materiais alternativos possibilite a fabricação de eletrodos com propriedades inovadoras. Por exemplo, o uso de biopolímeros como substrato irá gerar eletrodos flexíveis e biocompatíveis, os quais possibilitarão novas aplicações para sensores de uso em contato com a pele e tecidos. Além disso, acredita-se que a formulação de tintas a partir de insumos nacionais irá produzir uma significativa redução do custo final de SPEs não-modificados, de dezenas de reais para poucos centavos, além de contribuir para uma melhor performance analítica dos mesmos (melhor reprodutibilidade e estabilidade do sinal eletroquímico de referência). Inicialmente, o principal foco comercial destes produtos são os centros de P&D&I do Brasil, e possivelmente a indústria de conectores flexíveis para eletrônica. Porém, novos mercados e aplicações inovadoras, principalmente na área médica e alimentos, podem ser exploradas em projetos subsequentes.