Desenvolvimento de novos biossensores para eletroencefalografia baseados em poliuretano revestido com TiAgx

Abstract

Contextualização/Objetivo: O electroencefalograma é o registo do sinal eléctrico formado no escalpe pela ação dos neurónios. Este registo é adquirido pela colocação de eléctrodos sobre o escalpe ou, de uma forma mais invasiva, sobre o córtex. Do ponto de vista comercial, os eléctrodos devem apresentar/cumprir determinadas características de modo a evitar a danificação dos tecidos, a apresentar baixas impedâncias na gama de frequências pretendidas e serem economicamente acessíveis. Estas características têm vindo a ser testadas em diferentes materiais de modo a ultrapassar as desvantagens dos eléctrodos convencionais como a aplicação de géis, a necessidade de preparação da pele e o elevado preço. O objetivo desta dissertação consiste na produção de um eléctrodo seco multipino de poliuretano revestido com uma liga de titânio com prata. Este conceito baseia-se essencialmente na obtenção de um eléctrodo barato, com baixa impedância e uma superfície abrangente e estável de contacto sobre o escalpe sem a necessidade de preparação da pele ou aplicação de um gel. O estudo do efeito da deposição de uma intercamada de prata física e quimicamente, também foi efetuado de modo a verificar-se a existência ou não de melhorias referentes à adesão, condutividade, desgaste e aparecimento de fraturas. Método: Os filmes de TiAgx foram depositados por pulverização catódica (PVD) a partir de 2 alvos: um de titânio (99,99%) e outro de titânio (99,99%) incrustado com 5 pastilhas de prata (99,99%) na zona de erosão preferencial. A variação da potência aplicada a cada um dos alvos permitiu obter filmes com teores de Ag na gama [0-40%at.]. Foi testada a influência na condutividade elétrica de filmes com intercamadas de prata produzidas por duas técnicas diferentes: electroless plating e pulverização catódica com um alvo de prata (99,99%). A caracterização incidiu em quatro filmes com diferentes teores atómicos de prata relativamente à composição química, estrutura, morfologia, propriedades mecânicas, condutividade eléctrica e análises eletroquímicas. Por fim, o filme que reuniu as melhores condições foi usado para a execução de testes in vivo. Resultados: Os resultados demonstraram diferenças consideráveis a nível da estrutura, morfologia e propriedades mecânicas entre os filmes produzidos. A adição de prata promoveu o aumento do tamanho de grão do titânio, bem como o aparecimento de estruturas nanocristalinas referentes a um composto TiAgx. O aumento deste teor provocou também a diminuição da dureza, do módulo de elasticidade e da resistividade eléctrica do revestimento. A deposição de uma intercamada de prata tanto física como quimicamente melhorou de uma forma acentuada a adesão e durabilidade do filme assim como a sua condutividade elétrica. Este facto deve-se essencialmente à elevada afinidade da prata com os grupos amida do poliuretano e com o revestimento metálico, combinada com RESUMO iii a elevada ductilidade da prata. Os estudos eletroquímicos relevaram baixas impedâncias e grande estabilidade eletroquímica por parte do eléctrodo revestido com Ti10Ag. A nível do ruído verificaram-se valores próximos ou até mesmo inferiores ao ruído adquirido pelo elétrodo comercial. Os testes in vivo permitiram a visualização de um sinal parecido ao sinal adquirido por um elétrodo Ag/AgCl, cumprindo o objetivo do projeto. Palavras- Chave: EEG; Poliuretana; PVD; Multipino; elétrodos; filmes finos