Máscara inteligente monitora seu hálito em busca de problemas de saúde

Surtos respiratórios recentes, como a covid-19, destacaram a necessidade de métodos mais abrangentes para rastrear doenças respiratórias.
[Imagem: Caltech/Wei Gao/Wenzheng Heng]

Máscara que examina o hálito

Há muito sabemos que nosso hálito, o ar exalado pela nossa respiração, fornece informações que podem revelar diversas informações sobre nossa saúde e mesmo de doenças específicas.

Mas é muito difícil coletar o ar respirado, mantê-lo sem contaminação, e então fazer sua análise laboratorial.

A saída pode estar em uma nova "máscara inteligente", que fornece monitoramento não invasivo em tempo real do que as pessoas exalam. A máscara captura e analisa o condensado da respiração exalada (CRE), oferecendo uma solução promissora para a análise contínua das nossas exalações a um custo acessível.

Ela foi batizada de EBCare - EBC é a sigla em inglês para "condensado da respiração exalada".

"A significância da EBCare está em seu papel como uma plataforma de pesquisa e solução [para uso final] versátil, conveniente, eficiente e em tempo real em vários domínios médicos, fornecendo uma ferramenta robusta e eficaz para esse tipo de estudos clínicos e médicos futuros," escreveram Wenzheng Heng e colegas do Instituto de Tecnologia da Califórnia (EUA).

Máscara inteligente

Nossa respiração contém uma infinidade de marcadores moleculares, de compostos orgânicos voláteis e substâncias inorgânicas a citocinas e patógenos. Eles são exalados como gases, aerossóis ou gotículas. Embora a análise desses biomarcadores respiratórios em tempo real possa melhorar muito os diagnósticos, não existem ainda ferramentas boas e práticas para fazer o monitoramento e o gerenciamento das várias condições de saúde respiratória e metabólica envolvidas.

Isto inspirou a equipe a usar a tecnologia microfluídica, a mesma usada para criar os biochips, para criar uma máscara confortável e com a "inteligência" necessária para analisar continuamente o CRE (condensado da respiração exalada). Ao contrário dos dispositivos volumosos tradicionais, disponíveis em alguns laboratórios, que precisam de refrigeração externa para condensar o vapor respiratório, a máscara usa várias tecnologias de resfriamento passivo simultaneamente, incluindo o resfriamento evaporativo de um hidrogel e resfriamento radiativo baseado em metamaterial, além de peças com alta condutividade térmica.

A máscara permite o monitoramento contínuo por meio de um chip microfluídico que imita a ação capilar das plantas e usa uma superfície interna hidrofílica para direcionar o CRE para o reservatório de detecção. Depois, o condensado é transferido para a superfície externa da máscara, onde desempenha um papel adicional, como uma fonte contínua de água para dar suporte ao resfriamento evaporativo do hidrogel.

Testes

Os pesquisadores demonstraram o funcionamento da máscara monitorando biomarcadores respiratórios exalados. Os resultados, de alta precisão, são transmitidos sem fio via Bluetooth para um aplicativo móvel. Foram feitos vários ensaios piloto envolvendo indivíduos saudáveis e pacientes diagnosticados com doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) ou asma, e em pacientes após infecção por covid-19.

"Esses primeiros estudos são uma prova de conceito," disse o professor Wei Gao. "Queremos expandir essa tecnologia para incorporar diferentes marcadores relacionados a várias condições de saúde. Esta é uma base para criar uma máscara que funcione como uma plataforma versátil de monitoramento geral de saúde."