Desarrollo de electrodos de grafeno inducido por laser (LIG) flexibles y estirables

Abstract

Los avances en la medicina moderna han revolucionado el tratamiento, diagnóstico y gestión de distintas enfermedades, mejorando la calidad de vida de las personas. Estas enfermedades, en muchos casos, pueden ser monitoreadas mediante electrodos, que funcionan como interfaz entre el tejido biológico y el circuito electrónico de medición o estimulación. Estos dispositivos permiten monitorear desde enfermedades cardiovasculares, donde se mide la actividad eléctrica del corazón, hasta lesiones musculares, donde juegan un papel fundamental en la recuperación. Actualmente, se han utilizado electrodos de grafeno inducidos por láser (LIG) por su simplicidad y bajo costo, sin embargo, es un material poco flexible, el cual limita sus aplicaciones en dispositivos que requieren adaptarse a los movimientos del cuerpo humano. Este proyecto tenía como objetivo desarrollar electrodos flexibles a base de grafeno inducido por láser (LIG) por medio de transferencia en seco a polímeros biocompatibles elásticos. En este caso se utilizó polidimetilsiloxano (PDMS), que es un material flexible y biocompatible que brindará mayor comodidad al paciente y mejor adaptación a la movilidad del cuerpo. Los electrodos fueron diseñados en Inventor y se fabricaron sobre sustratos de poliimida con una cortadora láser. Además, se caracterizaron electroquímicamente mediante técnicas como voltametría cíclica e impedancia electroquímica para evaluar sus propiedades antes y después de la transferencia. Asimismo, se realizaron mediciones de biopotenciales como electrocardiogramas (ECG) y electromiogramas (EMG) para evaluar su funcionamiento. Se obtuvieron electrodos flexibles capaces de medir señales eléctricas del cuerpo humano.

Advances in modern medicine have revolutionized the treatment, diagnosis, and management of various diseases, improving people’s quality of life. In many cases, these diseases can be monitored using electrodes, which act as an interface between biological tissue and the electronic measurement or stimulation circuit. These devices allow monitoring of everything from cardiovascular diseases, where the electrical activity of the heart is measured, to muscle injuries, where they play a fundamental role in recovery. Currently, laser-induced graphene (LIG) electrodes have been used because of their simplicity and low cost. However, this material is not very flexible, which limits its applications in devices that need to adapt to the movements of the human body. The aim of this project was to develop flexible electrodes based on laser-induced graphene (LIG) using dry transfer to elastic biocompatible polymers. In this case, polydimethylsiloxane (PDMS) was used, which is a flexible and biocompatible material that will provide greater comfort to the patient and better adaptation to body mobility. The electrodes were designed in Inventor and manufactured on polyimide substrates using a laser cutter. In addition, they were characterized electrochemically using techniques such as cyclic voltammetry and electrochemical impedance to evaluate their properties before and after transfer. Biopotential measurements such as electrocardiograms (ECG) and electromyograms (EMG) were also performed to evaluate their performance. Flexible electrodes capable of measuring electrical signals from the human body were obtained.