Los ingenieros de la Universidad de Tufts han desarrollado un método de fabricación novedoso para crear hilos teñidos que cambian de color cuando detectan una variedad de gases. Los investigadores demostraron que los hilos se pueden leer visualmente, o incluso más precisamente mediante el uso de la cámara de un teléfono inteligente, para detectar cambios de color debidos a analitos tan bajos como 50 partes por millón. Tejido en ropa inteligente, Los hilos de detección de gas podrían proporcionar una reutilización, lavable, y activo de seguridad asequible en medicina, lugar de trabajo, entornos militares y de rescate, ellos dicen. El estudio, publicado hoy en la revista Informes científicos , describe el método de fabricación y su capacidad para extenderse a una amplia gama de tintes y la detección de mezclas de gases complejas.

Si bien no reemplaza la precisión de los dispositivos electrónicos comúnmente utilizados para detectar gases volátiles, la incorporación de detección de gas en los textiles permite una lectura sin equipo, sin necesidad de formación especializada, dicen los investigadores. Este enfoque podría hacer que la tecnología sea accesible para una fuerza laboral en general, oa comunidades de bajos recursos que pueden beneficiarse de la información que brindan los textiles.

El estudio utilizó un tinte a base de manganeso, MnTPP, rojo de metilo, y azul de bromotimol para probar el concepto. El MnTPP y el azul de bromotimol pueden detectar el amoníaco, mientras que el rojo de metilo puede detectar el cloruro de hidrógeno, gases comúnmente liberados por los suministros de limpieza. fertilizantes y producción de productos químicos y materiales. Un proceso de tres pasos "atrapa" el tinte en el hilo. El hilo se sumerge primero en el tinte, luego tratado con ácido acético, lo que hace que la superficie sea más gruesa e hincha la fibra, posiblemente permitiendo más interacciones de unión entre el tinte y la banda de rodadura. Finalmente, el hilo se trata con polidimetilsiloxano (PDMS), que crea un flexible, sello físico alrededor del hilo y el tinte, que también repele el agua y evita que el tinte se filtre durante el lavado. En tono rimbombante, el PDMS también es permeable a los gases, permitiendo que los analitos alcancen los tintes ópticos.

"Los tintes que usamos funcionan de diferentes maneras, para que podamos detectar gases con diferentes químicas, "dijo Sameer Sonkusale, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Tufts, quien dirige el Nano Lab en Tufts y es el autor correspondiente del estudio. El equipo de Sonkusale utilizó tintes simples que detectan gases con propiedades ácidas o básicas. "Pero como estamos usando un método que atrapa eficazmente el tinte en el hilo, en lugar de depender tanto de la química vinculante, tenemos más flexibilidad para usar tintes con una amplia gama de químicas funcionales para detectar diferentes tipos de gases, " él dijo.

Los tintes probados cambiaron de color de una manera que es dependiente y proporcional a la concentración del gas medida usando métodos espectroscópicos. Entre la precisión de un espectrómetro y el ojo humano está la posibilidad de usar teléfonos inteligentes para leer y cuantificar los cambios de color o interpretar firmas de color usando múltiples hilos y tintes. "Eso nos permitiría ampliar la detección para medir muchos analitos a la vez, o para distinguir analitos con firmas colorimétricas únicas, "dijo Sonkusale.

Los hilos incluso trabajaron bajo el agua, detectando la existencia de amoniaco disuelto. "Si bien el sellador PDMS es hidrófobo y evita que el agua entre en contacto con la rosca, los gases disueltos todavía pueden llegar al tinte para ser cuantificados ", dijo Rachel Owyeung, autor principal y estudiante de posgrado en el Departamento de Ingeniería Química y Biológica de Tufts. "Como sensores de gas disuelto, imaginamos telas inteligentes que detectan dióxido de carbono u otros compuestos orgánicos volátiles durante la exploración de petróleo y gas como una posible aplicación ".

Dado que el lavado repetido o el uso bajo el agua no diluyen el tinte, se puede confiar en los hilos para una detección cuantificable consistente muchas veces, dijeron los investigadores.