Fabricação de eletrodos impressos por serigrafia em substratos biodegradáveis (nanocelulose e filmes de cebola Allium cepa L) para aplicações das indústrias médica, alimentícia e agroindustrial

• Processo: 19/08095-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico
• Vigência (Início): 01 de junho de 2019
• Vigência (Término): 30 de novembro de 2019
• Área do conhecimento: Interdisciplinar
• Pesquisador responsável: Deivy Wilson Masso
• Beneficiário: Rafael Bessi Constantino
• CNAE: Pesquisa e desenvolvimento experimental em ciências físicas e naturais
• Vinculado ao auxílio: 18/15039-3 - Fabricação de eletrodos impressos por serigrafia em substratos biodegradáveis (nanocelulose e filmes de cebola Allium cepa L.) para aplicações das indústrias médica, alimentícia e agroindustrial, AP.PIPE
• Assunto(s): Química de materiais Eletroquímica Biopolímeros Eletrodos Serigrafia Filmes finos Resíduos biodegradáveis Cebola
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biopolímeros | Eletrodos impressos | Eletroquímica | Sensores e Biossensores | Serigrafia | Substratos biodegradáveis | Química de Materiais

Resumo

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.