PT108205A - Material compósito com resposta a estímulos e respetivo processo de produção e aplicação como película sensitiva - Google Patents

Abstract

A TECNOLOGIA AQUI PROPOSTA DESCREVE MATERIAIS COMPÓSITOS QUE APRESENTAM RESPOSTA ÓTICA, ELÉTRICA OU OPTOELETRÓNICA A ESTÍMULOS, RESPETIVO MÉTODO DE PRODUÇÃO E APLICAÇÃO COMO PELÍCULA SENSITIVA PARA A DETEÇÃO E QUANTIFICAÇÃO DE UMA VARIEDADE DE ANALITOS E PADRÕES DE ANALITOS, INCLUINDO, MAS NÃO LIMITADO A, COMPOSTOS ORGÂNICOS VOLÁTEIS, VAPORES E GASES, BIOMOLÉCULAS, MICRORGANISMOS, VÍRUS, CÉLULAS, E PARTÍCULAS, BEM COMO A DIFERENÇAS DE TEMPERATURA, PRESSÃO E CAMPOS ELETROMAGNÉTICOS. O MATERIAL COMPÓSITO CONTÉM UMA MISTURA DE (I) PELO MENOS UM CRISTAL LÍQUIDO; (II) PELO MENOS UM LÍQUIDO IÓNICO OU MOLÉCULAS COM PROPRIEDADES DE SURFACTANTE, (III) POLÍMERO(S) PREFERENCIALMENTE DE ORIGEM NATURAL; (IV) SOLVENTE(S) APROPRIADO(S); OPCIONALMENTE (V) UM ELEMENTO ESTABILIZADOR COMO POR EXEMPLO SORBITOL, E (VI) UM ELETRÓLITO QUE PODE SER DISPENSADO CASO A PELÍCULA SENSITIVA SEJA UTILIZADA PARA OBTENÇÃO DE RESPOSTA EXCLUSIVAMENTE ÓTICA OU EM CASOS EM QUE O(S) LÍQUIDO(S) IÓNICO(S) OU SURFACTANTE(S) SEJAM TAMBÉM AGENTES CONDUTORES.

Description

DESCRIÇÃO "Material compósito com resposta a estímulos e respetivo processo de produção e aplicação como película sensitiva"

Campo técnico 0 presente pedido descreve um material compósito com resposta a estímulos e respetivo processo de produção e aplicação como película sensitiva.

Antecedentes

Os cristais líquidos podem servir como elementos sensoriais em dispositivos de diagnóstico dada a sua rápida resposta a um estímulo externo (e.g. campo eletromagnético), ou na presença de um analito, tal como revisto anteriormente na literatura [1] . Além disso, o alinhamento inerente de uma mesofase pode ser rompido pela introdução de espécies biológicas, como já foi descrito, usando cristais líquidos termotrópicos imobilizados ou auto-montados sobre lâminas de vidro com superfície tratada e/ou quimicamente modificada [2,3], ou ainda usando cristais líquidos liotrópicos livremente alinhados em solução [4,5]. A maioria dos dispositivos que contêm elementos sensoriais constituídos por cristais líquidos focam-se na deteção de espécies biológicas, pois estas provocam alterações na orientação dos cristais líquidos, que são monitorizadas por microscopia ótica de luz polarizada através da diferença da intensidade da luz transmitida. Dado que os cristais líquidos são geralmente imiscíveis em água, as interações entre analitos em solução e cristais líquidos podem ser estudadas na superfície de contacto entre as duas fases formadas. Por esta razão, considerou-se que emulsões de cristais líquidos representariam candidatos viáveis para a criação de sensores baseados em cristais líquidos, sendo particularmente adequados para a análise de espécies biológicas existentes em soluções aquosas. Por outro lado, as emulsões providenciam uma maior área interfacial de contato quando comparadas com a disposição de cristais líquidos em superfícies de contacto planares, e a tridimensionalidade das gotículas de cristal líquido na emulsão também é mais adequada à deteção de eventos interfaciais [6]. No entanto, as gotículas de cristal líquido presentes nas emulsões são móveis, o que dificulta a sua observação sob microscopia ótica de luz polarizada, obrigando assim ao seu confinamento ou à diminuição do diâmetro das gotículas [7] . Neste contexto, as micelas de cristal líquido têm sido produzidas por métodos de vórtex ou sonicação usando surfactantes e moléculas anfifilicas, ou por um método de moldagem. 0 último inclui encapsulação de cristais líquidos por uma técnica de camada-a-camada ("layer-by-layer") , em que multicamadas de poli-electrólitos de sulfonato de polistireno /hidrocloreto de poli-alilamina são construídas sob emulsões óleo em água usando cristais líquidos [6,8]. A técnica de camada-a-camada foi também utilizada para produzir uma gama de emulsões de tamanho e química de superfície pré-determinados, onde o método de preparação da emulsão de cristal líquido envolveu a adsorção de multicamadas de poli-eletrólitos em partículas de sílica sacrificiais que serviram como molde [9,10]. Estas emulsões de cristais líquidos resultaram em gotículas de cristais líquidos com dimensões micrométricas e foram utilizadas na deteção e distinção de diferentes bactérias gramf e gram-, bem como vírus com e sem envelope, com base na transição do cristal líquido 4-pentil-4'-cianobifenil, 5CB (e.g. da configuração bipolar para radial). As alterações da orientação de 5CB foram associadas à transferência de lípidos das espécies biológicas para as interfaces das goticulas de cristais líquidos. Nestes casos, as goticulas de cristal líquido encontravam-se móveis o que dificultou em muito a sua observação ao microscópio.

Estudos mostraram que técnicas de impressão a jato de tinta possibilitam a incorporação de goticulas de cristais líquidos em canais microfluídicos de superfície hidrofóbica, e que estes funcionam como sensores de proteínas [11]. Outros estudos utilizaram goticulas de 5CB estabilizadas por surfactantes e produzidas por ultrassons para a deteção de ácido litocólico em solução a nível micromolar. Os surfactantes testados foram sulfato de alquilo, brometo de alquilo de trimetilamónio de sódio e 1.2- dioleoil-sn-glicero-3-fosfoetanolamina-N-(7-nitro-2- 1.3- benzoxadiazol-4-il) [12]. Segundo este estudo, o surfactante adsorvido na interface 5CB/água foi substituído por ácido litocólico, desencadeando uma transição de configuração radial para bipolar do 5CB nas goticulas quando observado por microscópio ótico de polarização.

Recentemente, cristais líquidos orientados em superfícies e emulsões de cristais líquidos/gotículas de cristais líquidos, foram também utilizados na deteção de compostos voláteis. Um exemplo inclui o desenvolvimento de um sensor ótico para deteção de vapor de butilamina, quando 5CB foi dopado com aldeído láurico [13]. 0 sensor apresenta resposta ótica rápida e distinta para aminas primárias como vapor de butilamina (resposta 2 minutos após exposição a 10 ppmv de butilamina) e também aminas secundárias, mas com um limite de deteção mais alto de 200 ppmv. Esta resposta ótica é atribuída a uma transição de orientação de cristais líquidos desencadeados por uma reação entre o aldeído láurico e as aminas. Este sensor também exibe reversibilidade após exposição ao ar. Uma câmara de deteção de gás foi construída, na qual o cristal líquido dopado com aldeído láurico foi disposto sobre uma grade de cobre apoiada sobre uma lâmina de vidro limpo, e a câmara de 25 mL possui uma entrada e saída para os vapores além de uma janela de vidro para visualização no microscópio ótico de luz polarizada.

Recentemente foi também apresentado um sensor para deteção e quantificação de óxido nítrico (NO), em que uma superfície coberta com ouro foi utilizada como constituinte específico para a deteção de NO. Os cristais líquidos foram depositados sobre esta superfície na sua forma livre [14]. Neste trabalho foi também estudado o efeito de humidade na resposta dos sensores, tendo-se observado a baixa interferência desta na resposta do sensor. Foi também observado que os sensores permaneciam estáveis funcionalmente por seis meses quando armazenados numa atmosfera inerte.

Outros autores propuseram um método para deteção de gases, especificamente etanol, usando cristais líquidos depositados numa guia de ondas ótico planar [15]. 0 método apresentado deteta diferenças no diretor de moléculas de cristal líquido bem como no índice de refração da película sensitiva. A estrutura do sensor compreende três camadas: uma camada de benzociclobuteno, uma camada de epóxido e um revestimento de cristal líquido dopado com perclorato de cobre. 0 perclorato de cobre é sensível a etanol e portanto funcionou como agente de reconhecimento [15]. Num outro formato de um sensor baseado em polímeros imprimidos (MIP) com cristais líquidos colestéricos para a deteção de vapores de solventes orgânicos de substâncias polares e não-polares. Neste caso, uma mistura de monómeros de estireno, juntamente com 30% em peso de divinilbenzeno como agente de reticulação foi polimerizado num excesso de 80 vezes de solvente. Para a impressão de cristais líquidos colestéricos foram adicionados a mistura anterior numa pequena fração. À medida que a polimerização era fotoinduzida as camadas MIP revestidas foram expostas a luz ultra-violeta (UV) a um comprimento de onda de 365 nm durante 10 minutos [16]. Estes MIPs foram expostos a concentrações crescentes de vapores tendo-se observado um deslocamento da banda de absorção para comprimentos de onda mais baixos. Os MIPs foram igualmente colocados sobre estruturas utilizadas em microbalança de cristal de quartzo (QCM) para estudar a incorporação de analitos nos MIPs por aumento de massa destes [16].

Foi também publicado o documento n° US20120288951 onde se apresenta um método para a utilização de cristais líquidos como elementos sensoriais. Nestes sistemas, os cristais líquidos possuem uma porção reativa envolvida na deteção do analito, e a transição da orientação dos cristais líquidos é medida [17]. Também no documento de patente n° US7666661 são apresentados substratos gerais, dispositivos e métodos para ensaios quantitativos de cristais líquidos, em que os dispositivos são definidos como sendo constituídos por uma superfície com uma porção de reconhecimento e uma camada mesogénica orientada à superfície [18].

Numa outra publicação [19], foi proposto um sensor de gás sensível constituído por cristais líquidos dispersos num polímero (PDLC) para a deteção de dimetilfosfonato (DMMP). 0 elemento sensor compreende um PDLC dopado com nanotubos de carbono (CNT-PDLC)e um par de eletrodos interdigitais planares. A concentração de DMMP exposta ao material CNT-PDLC é detetável através da medição da alteração na condutividade do material. Em comparação com sensores convencionais à base de cristais líquidos, o proposto dispositivo PDLC é robusto contra choques mecânicos. A resposta do sensor é linear para concentrações de gases de 5 a 250 ppm, e a resposta tempo é de cerca de 125 s [19] . Neste caso, as gotículas de cristal líquido E7 fortemente adsorvidas em nanotubos de carbono são dispersos aleatoriamente no polímero de acrilatos. Após exposição do analito, a resistência do polímero aumenta devido à re-estruturação das redes condutoras de nanotubos de carbono.

No campo de sensores de gases não baseados em cristais líquidos, os dispositivos mais estudados e disponíveis no mercado utilizam óxidos de metais semicondutores (MOS), transístores de efeito de campo à base de óxidos de metais semicondutores (MOSFET), onda acústica de superfície (SAW), polímeros condutores (CP) . As desvantagens destes sensores incluem elevada temperatura de operação (150 a 500°C), elevado consumo energético, sensibilidade à humidade e temperatura, necessidade de equipamento eletrónico sofisticado para obtenção do sinal, e elaborado processo de preparação de superfície sensorial.

Recentemente, provou-se que materiais resultantes do cruzamento químico entre gelatina e sais orgânicos podem ser aplicados como materiais condutores de eletricidade tal como relatado no documento PT103765 [20] e utilizados como sensores de gases [21].

Sumário 0 presente pedido descreve um material compósito, compreendido por: a) pelo menos um cristal liquido constituído por pelo menos um mesogénio; b) pelo menos um líquido iónico constituído por pelo menos um sal orgânico de composição X+ e Y~ onde X+ representa o catião do sal e Y~ representa o anião do sal, ou moléculas com propriedades surfactantes; c) pelo menos um polímero ou molécula com propriedades de autoassemblagem; d) pelo menos um solvente, como por exemplo água. A escolha do solvente deverá depender das propriedades físico-químicas dos restantes componentes, podendo ser um ou mais solvente(s) polar(es), apoiar(es), prótico(s), aprótico(s), carregado(s) ionicamente ou sem carga, incluindo mas não se limitando a água, solventes aquosos e solventes orgânicos.

Numa forma de realização, a formulação do material compósito pode ainda compreender pelo menos um agente estabilizador, como por exemplo o sorbitol.

Numa outra forma de realização, a formulação do material compósito compreende pelo menos um eletrólito.

Ainda numa outra forma de realização, a formulação do material compósito compreende pelo menos um agente de reconhecimento de moléculas, como por exemplo péptidos, anticorpos e enzimas.

Ainda numa outra forma de realização, a formulação do material compósito compreende materiais, como por exemplo nanotubos de carbono, nanopartículas de ouro, nanoparticulas magnéticas, entre outros.

Numa outra forma de realização, a formulação do material compósito compreende princípios ativos, em particular substâncias que tenham um efeito farmacológico de terapia ou diagnóstico. A produção da película sensitiva é efetuada através de um método que compreende os seguintes passos: a) formulação de um material compósito compreendendo pelo menos um cristal líquido, pelo menos um líquido iónico, pelo menos um polímero ou moléculas com propriedades de autoassemblagem e pelo menos um solvente, como por exemplo água, em que a formulação é preparada através de um procedimento que inclui mas não se limita a técnicas de agitação magnética, agitação manual, por aplicação vórtex ou de ultra-som. b) modelação da formulação no formato de camada(s), como sendo, mas não se limitando a, filme fino transparente através do espalhamento da formulação anterior sobre uma superfície rígida ou flexível não tratada, idealmente opticamente transparente, que não deve exibir qualquer anisotropia própria, através do emprego de técnicas de espalhamento, que incluem, mas não estão limitados, ao uso de utensílios como ponteiras, espátulas, varetas de vidro ou através de técnicas de propulsão mecânica ou automática, em que a superfície rígida ou flexível compreende pelo menos uma estrutura, como sendo malha, canal, pluralidade de pilares, uma matriz de área de ensaio ou uma combinação destas. 0 material compósito e respetivo método de produção descritos possibilitam a sua aplicação como película(s) sensitiva(s) de resposta a estímulos, como sendo, por exemplo alterações de temperatura, alterações de pressão, alterações de concentração de compostos, como por exemplo, analitos e padrões de analitos, compostos orgânicos, compostos inorgânicos, biomoléculas, biomarcadores, microrganismos, vírus, células, organelos, e partículas, nos estados gasoso, líquido ou sólido, através da observação ou medição das alterações das propriedades do material compósito, como sendo mas não se limitando a, alterações às propriedades óticas, elétricas e opto elétricas.

Este material compósito e respetivo método de produção podem também ser utilizados para encapsulamento de princípios ativos, encapsulamento de moléculas e partículas como sendo, mas não se limitando a, biomoléculas e células; ou como material para dispositivos médicos de diagnóstico e de terapia, como materiais e dispositivos para as indústrias farmacêutica e de cosmética, para desenvolvimento de materiais e dispositivos para a indústria de construção e automóvel, materiais para catálise para reacções químicas e bioquímicas, materiais para separação de compostos, materiais condutores e semicondutores, células ou partes de células electroquímicas.

Descrição geral 0 presente documento descreve um material compósito, podendo ser um gel ou matriz polimérica, que pode ser utilizado como elemento sensorial para a deteção e quantificação de uma variedade de analitos. A deteção de analitos em amostras pode ser feita através de (i) mudanças de propriedades óticas da película sensitiva, (ii) mudanças de condutividade elétrica ou (iii) mudanças de propriedades óticas e de condutividade elétrica simultaneamente.

As propriedades intrínsecas deste material e as suas rápidas e reversíveis respostas na presença de compostos voláteis permitem a utilização do mesmo como película sensitiva apta para a deteção de analitos por meio de diferentes princípios de transdução (ótico, elétrico e híbrido opto-elétrico). Inúmeras combinações destas películas sensitivas podem ser conseguidas devido à vasta gama disponível dos seus componentes, permitindo a otimização de padrões de respostas para as mais variadas aplicações.

Os principais componentes da presente tecnologia incluem: Material compósito cujos componentes essenciais são: (i) pelo menos um cristal líquido ou uma sua mistura, (ii) pelo menos um líquido iónico, um sal orgânico de composição X+ e Y” onde X+ representa o catião do sal e Y“ representa o anião do sal ou surfactante, (iii) seleção de polímeros preferencialmente de origem natural, por exemplo utilizados individualmente ou como uma mistura de pelo menos dois componentes; ou moléculas com propriedades de autoassemblagem que induzam a formação de géis e compósitos, (iv) um solvente, como por exemplo água. Opcionalmente, podem ser incluídos outros constituintes tais como (v) um agente estabilizador, como por exemplo o sorbitol; (vi) um eletrólito que pode ser dispensado caso a película sensitiva seja utilizada para obtenção de resposta exclusivamente ótica ou em casos em que o(s) líquido(s) iónico(s) ou surfactante(s) sejam também um agente condutor. A partir desta mistura, o material compósito pode ser moldado no formato de camada(s), como sendo em filmes finos ou outras estruturas com diferentes geometrias (e.g. fibras; partículas), de tal modo que micelas de cristal líquido de tamanho controlado sejam dispersas e imobilizadas dentro do material compósito. A mistura pode ser moldada através do espalhamento da formulação anterior sobre uma superfície rígida não tratada, idealmente transparente, que não deve exibir qualquer anisotropia própria, como uma lâmina de vidro limpa, sem qualquer pré-tratamento adicional. Este espalhamento poderá ocorrer através do emprego de diferentes técnicas de espalhamento, que incluem, mas não estão limitados, ao uso de utensílios como ponteiras, espátulas, varetas de vidro ou através de técnica de propulsão mecânica ou automática ("spin coating").

Dependendo da composição, a mistura, após depósito na superfície, poderá dar origem a uma película transparente, permeável, flexível e semi-rígida, como a configuração ilustrada na figura 1. Quando observado através de polarizadores cruzados sob um microscópio ótico de luz polarizada, a película mostra micelas de cristal líquido distribuídas e exibindo uma configuração radial, claramente definida, sendo também possível observar cristais líquidos em configuração bipolar, dependendo da composição e moldagem do material compósito. As micelas contendo moléculas de cristal líquido estão firmemente encapsuladas na rede de constituintes da película, mas, no entanto, permanecem sensíveis a estímulos externos, tais como o vapor de um solvente químico, ou qualquer outro analito, temperatura ou pressão.

Em contacto com uma substância a analisar, o arranjo ordenado de cristal líquido nas micelas é interrompido e alterações nas propriedades de anisotropia podem ser observadas por meio de um sistema de microscopia ótica de luz polarizada ou por outros meios de transdução.

As alterações às propriedades óticas, elétricas e optoelétricas da película sensitiva ocorrem como resposta a estímulos, como sendo, mas não se limitando a, alterações de temperatura, alterações de pressão, alterações de campo electromagnético, presença de compostos voláteis, entre outros. A formulação do compósito contendo pelo menos um cristal líquido e pelo menos um líquido iónico, bem como o método para formulação e preparação de uma película sensitiva que utilize esta formulação, descritos neste documento, apresentam as seguintes características únicas: (a) A deteção de analitos não depende de alterações na transição de fase do cristal líquido de radial para bipolar, ou vice-versa, para a deteção. (b) A deteção de analitos não requer a rotulagem, a etiquetagem ou a posse de qualquer interface de reconhecimento molecular específico, para permitir ou facilitar a interação do analito. (c) As películas sensitivas produzidas pelo método descrito operam em escalas de tempo menores, da ordem de segundos, a nível de tempo de exposição e resposta e tempo de recuperação, permitindo também medições em tempo real. (d) As películas sensitivas produzidas pelo método descrito contêm as micelas de cristal líquido fixas na matriz polimérica, o que facilita a observação dos eventos em microscopia de luz polarizada ou por qualquer outro método de transdução ótico, elétrico e opto-elétrico. (e) A resposta ótica, elétrica e optoelétrica destas películas à presença de analitos em amostras são reprodutíveis e reversíveis, sendo possível re-utilizar a película um número múltiplo de vezes sem efeito adverso. (f) A presente película sensitiva produzida pelo método descrito não requer o pré-tratamento da superfície transparente em que a película é moldada. (g) A presente tecnologia permite aumentar a seletividade de deteção de analitos e a redução do número de sensores necessários para detetar e/ou quantificar uma amostra usando princípios de deteção óticos face a princípios de transdução unicamente elétricos. Este facto foi observado num estudo onde quatro películas de gelatina e líquidos iónicos, mas sem cristal líquido, foram capazes de distinguir oito solventes [21] . No Exemplo 4 aqui apresentado, três géis ou matrizes poliméricas de diferentes composições distinguiram onze solventes diferentes, utilizando um princípio de transdução unicamente ótico. (h) A presente película sensitiva produzida pelo método descrito pode ser utilizada em sensores para uma deteção seletiva, semi-seletiva ou uma combinação de respostas semi-seletivas, não limitando o seu potencial e versatilidade de deteção, resultando numa vasta gama de possíveis aplicações. (i) Fácil produção das películas sensitivas, inúmeras possíveis variações na sua composição e combinação de películas sensitivas com diferentes formulações, conferem sensibilidade e possibilitam a seletividade ao sistema sensorial. (j) As películas sensitivas apresentam uma enorme estabilidade, podendo ser armazenadas no mínimo por um período de 18 meses em condições ambiente sem perderem as suas propriedades. (k) As películas sensitivas não são influenciadas pela humidade das amostras a analisar. (l) 0 fato de ser possível utilizar somente uma medida ótica facilita a utilização das películas sensitivas em dispositivos óticos para deteção de analitos em ambientes explosivos e inflamáveis, tal como apresentado no Exemplo 6. (m) Os materiais compósitos bem como as películas sensitivas e os dispositivos óticos e híbridos são de muito baixo custo de produção e operação. (η) A maioria dos materiais que compõem as películas sensitivas apresentam reduzido impato ambiental. (o) A produção de películas sensitivas é escalável e compatível com produção em massa.

Os materiais compósitos e película sensitiva descritos neste documento podem ter um vasto número de aplicações, como por exemplo: 1. Indústria de Transformação (principalmente no controle de qualidade, deteção de agentes perigosos), indústria alimentar, produtos químicos, refinarias e plantas petroquímicas, a indústria farmacêutica e biofarmacêutica, empresas de biotecnologia, empresas da indústria da madeira, entre outras. 2. Segurança - aeroportos, portos, militares e de segurança nacional. 3. Meio Ambiente - deteção de riscos e de poluentes, o controlo de resíduos em instalações e reservatórios de tratamento de água, bem como em rios e lagos. 4. Dispositivos médicos para uso hospitalar e domiciliar. 5. Investigação científica - Distinção de materiais, botânica e estudos ecológicos, e também métodos analíticos.

Para efetuar medições utilizando a película sensitiva aqui descrita foi construído um dispositivo com capacidade de obtenção de sinal ótico ou opto-elétrico. Para a obtenção de sinal ótico, o dispositivo consiste num sensor ótico composto por pares fotoemissor/fotodetetor, como por exemplo LED/LDR, resistor dependente da luz, ou qualquer outra fonte de luz branca ou colorida, que permite obter os dados quantitativos referidos pelas películas sensitivas que funcionam como interfaces sensoriais. 0 dispositivo de sensor ótico é composto por pelo menos uma fonte de luz mono- ou policromáticas, alinhadas com o mesmo número de fotodetetores, podendo ser um fototransistor, um fotodiodo, um LDR, entre outros, que convertem a intensidade luminosa, num sinal elétrico mensurável. Os sensores óticos foram fixados nos caminhos de luz entre dois filmes polarizadores cruzados, permitindo ao complexo de transdução a medição da intensidade luminosa que atravessa os compósitos sensitivos e atinge o fotodetetor durante as análises.

Para a obtenção do sinal optoelétrico, foi construído um dispositivo que permite a aquisição simultânea de sinais óticos e elétricos das películas sensitivas quando expostas a diferentes amostras de analitos, melhorando assim a confiabilidade e precisão do sensor. As medições óticas são obtidas tal como descrito para o sensor ótico. As medições elétricas são obtidas por deposição destas películas sobre elétrodos interdigitados, por sua vez depositados sobre substratos transparentes, formando sensores quimioresistivos, nos quais é aplicada uma tensão alternada que gera uma corrente elétrica proporcional nas películas depositadas, que permite fazer medições elétricas, como admitância, impedância, capacitância, entre outros, durante as análises.

Este dispositivo é útil para a deteção rápida e em tempo real de analitos de elevado valor em fase gasosa ou vapor incluindo, mas não se limitando a, compostos voláteis e pode ser utilizado em trabalho de campo, para monitorização ambiental, segurança, análises de laboratório, indústrias alimentar e de higiene, biofarmacêutica, biotecnológica e farmacêutica, bem como em dispositivos médicos.

Breve descrição das figuras

Para uma mais fácil compreensão da técnica juntam-se em anexo as figuras, as quais representam formas de realização que, contudo, não pretendem limitar o objeto do presente pedido. A figura 1 ilustra uma representação esquemática da estrutura do material compósito, constituído pelos seguintes elementos: 1- cadeias de polímero; 2- líquido iónico; 3- cristais líquidos alinhados. A figura 2 ilustra uma representação esquemática de um dispositivo de medição (4) de compostos voláteis usando os sensores óticos ou optoelétricos, com monitorização por sinal elétrico, sendo a unidade de transdução do dispositivo ótico e optoeletrónico composta por: sensores híbridos (substrato transparente com ou sem eletrodos interdigitados) (5), fotodetetores (6), fotoemissores (7) películas polarizadoras (8) e placa de circuito impresso (9) . A figura 3 ilustra o sistema pneumático, composto por válvulas solenoides controladas por computador, construído com o propósito do transporte dos voláteis da amostra até aos sensores, para análise, contendo os seguintes constituintes: 10- Compartimento da amostra; 11- Válvulas solenoides; 12- Bomba de ar; 13- Ar; 14- Compartimento de sensores; 15- Medidor de fluxo; 16- Medidor admitância com conversor A/D; 17- Computador; 18- Saída do dispositivo de medição (4). A figura 4 ilustra medições de condutância como uma função da intensidade da luz que passa através da película sensitiva composta por gelatina, dextrano e [BMIM][DCA], durante a sua exposição a diferentes solventes:

Tolueno (19), metanol (20), hexano (21), etanol (22), acetona (23), clorofórmio (24). A figura 5 ilustra a condutância proveniente da variação das propriedades anisotrópicas de três sensores óticos com diferentes composições: 25) Gelatina, dextrano e [BMIM][DCA]; 26) Gelatina, sorbitol e [BMIM][DCA]; 27) Gelatina, dextrano e [ALOCIM][Cl]. Na figura são mostrados 10 ciclos de exposição/recuperação, quando estes sensores são expostos a vapores de acetato de etilo por 6 s, seguido de ar puro por 54 s. A figura 6 ilustra o gráfico de análise dos componentes principais (PCA) para a resposta de um nariz opto-elétrico - formado três sensores óticos: (25) Gelatina, dextrano e [BMIM][DCA]; (26) Gelatina, sorbitol e [BMIM][DCA]; (27) Gelatina, dextrano e [ALOCIM][Cl]) - na presença de onze solventes diferentes: Acetato de etilo (28), etanol (29), diclorometano (30), dioxano (31), éter etílico (32), heptano (33), hexano (34) , metanol (35) , tetracloreto de carbono (36), tolueno (37), xileno (38). A figura 7 ilustra a resposta ótica e elétrica obtida pelo sensor híbrido (contendo 5CB, [BMIM][Cl] e dextrano) quando exposto a acetona. A figura 8 ilustra a condutância obtida ao longo do tempo na monitorização da qualidade de peixe Tilápia usando um sensor de gás ótico baseado em gelatina, 5CB e [BMIM][DCA], como alternativa e/ou complementaridade de testes de bancada microbiológicos feitos convencionalmente para assegurar o controlo de qualidade alimentar de produtos perecíveis. A figura 9 ilustra a resposta relativa do sensor ótico, composto por gelatina, 5CB e [BMIM] [DCA] , ao longo de 12h de monitorização de peixe Tilápia. A figura 10 ilustra as respostas elétrica e ótica do sensor híbrido, cuja composição inclui 5CB e [BMIM][FeCl4] num polímero de gelatina, medidas em simultâneo ao longo do tempo quando expostos consecutivamente a amostras de gasolina com diferentes teores de etanol. A figura 11 ilustra a admitância obtida pela componente elétrica ao longo do tempo quando o sensor híbrido(empregando 5CB e [BMIM][FeCl4] numa matriz de gelatina) foi exposto a amostras de gasolina com diferentes teores de etanol (% em volume/volume): 38 - 20% de etanol; 39 - 40% de etanol; 40 - 60% de etanol; 41 - 80% de etanol; 42 - 100% de etanol. A figura 12 ilustra a condutância obtida pela componente ótica do sensor híbrido (empregando 5CB e [BMIM][FeCl4] numa matriz de gelatina) ao longo do tempo, quando foi exposto a amostras de gasolina com diferentes teores de etanol (% em volume/volume), respectivamente: 38 - 20% de etanol; 39 - 40% de etanol; 40 - 60% de etanol; 41 - 80% de etanol; 42 - 100% de etanol. A figura 13 ilustra a representação gráfica em três dimensões das respostas elétrica e ótica do sensor híbrido (composto por 5CB e [BMIM][FeCl4] numa matriz de gelatina) vs. teor de etanol: 38 - 2 0% de etanol; 39 - 40% de etanol; 40 - 60% de etanol; 41 - 80% de etanol; 42 - 100% de etanol.

Descrição de formas de realização

Vai ser agora descrita a invenção com recurso a diferentes formas de realização dessa mesma invenção, as quais não pretendem limitar o âmbito de proteção deste pedido.

Formulação do material compósito - Procedimento Geral. A reação para formulação do material compósito decorre sob agitação ou sonicação e a temperatura controlada. A ordem de adição dos componentes do material compósito, bem como as proporções entre os diferentes componentes da mistura são ajustados face a cada componente do compósito, e às propriedades de cada componente. A proporção mássica de cada componente, definida por % massa componente/massa total da mistura, pode variar entre 1 e 90% para cristal liquido, 1 e 90% para líquido iónico, 0,1 e 90% para polímero ou moléculas com propriedades de autoassemblagem, 1 e 90% de solvente.

Preparação da película sensitiva - Procedimento Geral

Assim que a mistura é considerada como pronta, uma porção da mistura foi pipetada de imediato e depositada sobre uma lâmina de microscópio limpa, livre de pó e sem qualquer pré-tratamento adicional. Uma vareta de vidro liso limpo foi utilizada para obter uma fina película sobre a lâmina de vidro. A película foi deixada a arrefecer à temperatura ambiente e, em seguida, examinada sob microscopia de luz polarizada. As películas podem também ser preparadas através da utilização da técnica de propulsão mecânica ou automática - "spin coating", que consiste em depositar um volume conhecido da solução polimérica sobre o substrato preso a uma plataforma giratória, a qual é programada para girar a uma velocidade controlada, por um tempo determinado e a uma temperatura também controlada, ou por qualquer outro processo que permita a formação de películas sensitivas a partir do material compósito. É também possível moldar o material compósito a outras geometrias e formatos distintos.

Dependendo da composição, a formulação, após depósito na superfície, poderá dar origem a uma película transparente, permeável, flexível e semi-rígida, ilustrado na Figura 1. Quando observado através de polarizadores cruzados sob um microscópio ótico de luz polarizada, a película mostra micelas de cristal líquido distribuídos e exibindo maioritariamente uma configuração radial.

Aqui de seguida, o presente processo é descrito em maior detalhe e especificamente com referência aos exemplos, com os quais no entanto não se pretende limitar a presente tecnologia. EXEMPLO 1 - Preparação da matriz polimérica A reação para formação do material compósito decorre sob agitação e em temperatura controlada entre 25 e 40°C. Num exemplo de realização, o líquido iónico, ou uma mistura de líquidos iónicos (50 yl) é adicionado a um recipiente contendo uma barra magnética, agitando-se durante 15 minutos. Uma amostra de cristal líquido ou uma sua mistura (10 μΐ) , é adicionada ao recipiente e a agitação é continuada durante mais 10 minutos. O polímero adequado, ou uma sua mistura, (50 mg) é depois adicionado. Após mais 10 minutos de agitação, água destilada (50 yL) é pipetada para a mistura e toda a formulação é agitada e observada até se obter uma massa viscosa opaca, o que pode demorar entre 10 a 20 minutos dependendo dos constituintes da mistura. EXEMPLO 2 - Preparação da matriz polimérica com estabilizador

Nos casos em que opcionalmente se adicionam componentes adicionais para melhoramento estrutural e organizacional do material compósito, tais como sorbitol, manose, sacarose, entre outros mono, oligo ou polissacáridos, utilizados isoladamente ou em mistura, um exemplo de procedimento a seguir é o seguinte: utiliza-se um recipiente, preferencialmente de vidro, por exemplo com capacidade para 5 ml, contendo uma pequena barra magnética para permitir uma boa agitação dos componentes. O liquido iónico, ou uma mistura de líquidos iónicos (50 μΐ) é adicionado ao frasco, agitando-se durante 15 min. Uma amostra de cristal líquido ou uma sua mistura (10 μΐ), é adicionada ao recipiente e a agitação é continuada durante mais 10 min. O polímero adequado (ou uma sua mistura) (25 mg) é adicionado juntamente com o agente de melhoramento estrutural, tal como sorbitol (25 mg) . Após mais 10 min de agitação, água destilada (50 pL) é pipetada para a mistura e toda a formulação é agitada e observada até se obter uma massa viscosa opaca, o que pode demorar entre 10 a 20 min dependendo dos constituintes da mistura. EXEMPLO 3 - Aplicação da película sensitiva

Micelas contendo moléculas de cristal líquido estão firmemente encapsuladas na rede de polímeros da película, mas, no entanto, permanecem sensíveis a estímulos externos, tais como o vapor de um solvente químico, ou qualquer outro analito. Em contacto com uma substância a analisar, ο arranjo ordenado de cristal liquido nas micelas é interrompido levando a isotropia, a qual pode ser observada por meio de um sistema de microscópia ótica de luz polarizada. Esta mudança é observada como um desaparecimento total das micelas e é registada em tempo real. A remoção do vapor faz com que 5CB se reorganize de volta em micelas que apresentam uma configuração igual à inicial, tamanho e distribuição dentro do mesmo campo de visão. Este processo pode ser repetido várias vezes sem alteração prejudicial para as micelas ou para toda a película. 0 tempo necessário para que os cristais líquidos readquiram a configuração inicial está diretamente correlacionado com a identidade do solvente. A mudança ótica proporciona uma medida qualitativa do estímulo externo.

Vapores de substâncias puras como solventes de acetona, n-hexano, clorofórmio, tolueno, metanol, etanol foram colocadas em contacto com películas sensitivas depositadas sobre vidro, usando água como controlo. 0 aparelho consistia de um reservatório de solvente estanque, nomeadamente um copo de vidro coberto com um septo de borracha, contendo o solvente de teste. 0 septo foi trespassado com uma agulha afixada a uma seringa de plástico. A agulha desce abaixo do nível do solvente. A ponta foi usada para perfurar um ponto de saída através do septo. Uma mangueira fina de silicone fina foi afixada na parte superior da ponta e atuou como a entrada de vapor. A entrada levou a uma câmara de vidro construído propositadamente, capaz de abrigar a película sensitiva. A película sensitiva foi colocada com a face para baixo sobre uma plataforma elevada de modo a permitir a entrada de vapor. Depois de cada ensaio, qualquer vapor residual foi expulso com o auxilio de uma seringa a purga ligada a uma conduta de ar atmosférico. A seringa de purga foi também usada para introduzir novamente o ar ambiente para dentro da câmara. EXEMPLO 4 - Aplicação da pelicula sensitiva

Películas sensitivas contendo cristais líquidos encapsulados foram expostos a vapores de compostos orgânicos voláteis selecionados. 0 aparelho consistia numa fonte e num detetor de luz, uma película sensitiva depositada sobre uma lâmina de vidro formando um sensor e duas películas de polarização cruzados entre os quais se encontra posicionada a película sensitiva, dispostos, por exemplo, como representado na Figura 2. 0 detetor de luz converte a intensidade da luz que é percebida num sinal elétrico proporcional. Um conversor de analógico para digital faz 20 leituras por segundo, e transmite os dados para um computador. O computador comanda um sistema pneumático, como representado na Figura 3, que alimenta o sensor com uma corrente de ar seco que pode ser puro, denominado período de recuperação, ou ser saturado com um determinado composto orgânico volátil (VOC), denominado período de exposição. Durante o período de recuperação, a válvula V3 é mantida aberta enquanto VI e V2 estão fechadas, de modo a que o ar proveniente da bomba de ar flua diretamente para a caixa de sensores, passando por um medidor de fluxo antes de abandonar o sistema. Para a exposição dos sensores aos voláteis provenientes da amostra, V3 é fechada e VI e V2 abertas, permitindo que o ar chegue à câmara da amostra e o ar saturado com vapores seja arrastado até ao compartimento dos sensores. Os sensores estão conectados a uma placa de aquisição que envia um sinal digital para o computador.

Nos testes, o sensor foi exposto ao ar saturado com VOCs durante 5s, seguido de 55s de recuperação com a passagem de ar puro. Ciclos de exposição/recuperação foram repetidos 10 vezes para cada tipo de vapor testado. Com polarizadores cruzados, micelas de 5CB são visíveis e, portanto, uma parte da luz, o valor de base, é capaz de passar através da película sensitiva de ensaio e atinge o fotodetetor. Este último converte o sinal luminoso num sinal mensurável, neste exemplo, como a condutância. Em contacto com um VOC, a ordem dos cristais líquidos na micela é interrompido, impedindo assim a incidência de luz ao elemento fotodetetor. A remoção do VOC permite a reorganização das micelas de cristais líquidos para um padrão similar ao exibido antes da exposição e, portanto, níveis de deteção de luz retornam ao valor base. O poder de desorganização/reorganização dos cristais líquidos e correspondentes películas sensitivas e a cinética do fenómeno depende da natureza do analito, neste caso, das moléculas voláteis do solvente que interagem com o sensor conforme ilustrado na Figura 4.

Três películas com diferentes composições foram expostas a diferentes solventes: acetato de etilo, etanol, diclorometano, dioxano, éter etílico, hexano, heptano, metanol, tetracloreto de carbono, tolueno e xileno. Depois de repetidos ciclos de exposição e de recuperação, as condutâncias, proporcionais às intensidades de luz que atingem os três sensores diferentes, foram representadas em função do tempo para cada solvente analisado. Como exemplo, a resposta obtida para a exposição de acetato de etilo é mostrada na Figura 5. Os sensores são expostos ao ar saturado com vapores dos solventes por 6 s, seguindo-se um período de recuperação de 54 s, que consiste da passagem de ar atmosférico, que arrasta os voláteis do solvente, restaurando os sensores. As amostras foram pré-aquecidas por 10 min e termoestatizadas a 36°C. Foram efetuadas 12 exposições consecutivas com uma vazão de gás de 1,7 L/min. Na Figura 5, o decréscimo da condutância deve-se à diminuição na intensidade luminosa que consegue atravessar os dois polarizadores cruzados quando a desordem no arranjo dos cristais líquidos no sensor, causada pelos voláteis do solvente, invalida a capacidade desses arranjos moleculares em rodar o eixo do plano da luz polarizada. Desta forma, a variação da condutância está intimamente ligada com a interação que ocorre entre os compostos voláteis do solvente e a micela de cristais líquidos organizada por intermédio de líquido(s) iónico(s). Dependendo do solvente e da composição da película sensitiva do sensor ótico, a cinética de desorganização/reorganização das micelas varia, o que permite obter um padrão para cada solvente, definindo a sua impressão digital.

Os valores de resposta relativa (Ra), definida pela equação 1, onde G1 é o mínimo e G2 é o máximo de condutância, foram calculados utilizando os dados provenientes dos sensores óticos e opto-elétricos.

Equação 1

Assim, como prova de conceito em testes com solventes, um conjunto de valores de Ra foi usado como dados de entrada para a análise de componentes principais (PCA) , realizada com um software comercial (Statgraphics XV) . Um gráfico tridimensional das três primeiras componentes principais (PCs) está representado na Figura 6, sendo observada uma separação nítida dos 11 solventes. A capacidade para distinguir e identificar solventes não só mostrou o conceito do nariz opto-eléctrico, mas também mostraram a sua eficiência utilizando apenas três sensores.

Foram igualmente utilizados sensores híbridos em que uma zona da película sensitiva foi depositado sobre elétrodos interdigitados. Foi assim possível adquirir simultaneamente respostas óticas e elétricas a partir de um único sensor, tal como exemplificado na Figura 7, como prova de conceito do sistema optoeletrónico. EXEMPLO 5 - Aplicação da película sensitiva

Com a finalidade de monitorizar a qualidade de peixe fresco, empregando um sensor de gás, foi construído um sistema formado por dois compartimentos fechados, separados por uma porta controlada por computador, permitindo alternar períodos de exposição aos voláteis do peixe e recuperação, em ar puro, do sensor, monitorizando a emissão de compostos voláteis durante largos intervalos de tempo. No compartimento superior foi introduzido um sensor ótico formado por biopolímero (gelatina), cristal líquido (5CB) e líquido iónico ([BMIM][Cl]) e no compartimento inferior foi colocado peixe fresco (Tilápia) para analise sensorial, empregando um sensor de gás. Nas mesmas condições, oito pedaços do mesmo peixe, pesando 25g cada, foram colocados num recipiente para fins de análise microbiológica periódica. Ambos os ensaios - sensor de gás e testes de bancada microbiológicos - pretendem avaliar a qualidade do peixe ao longo do tempo como ferramentas de análise de segurança alimentar. 0 sensor de gás é capaz de quantificar compostos voláteis emitidos durante o processo de deterioração do peixe enquanto que as análises microbiológicas contabilizam o número de unidades formadoras de colónias (UFCs), sendo este ultimo teste uma validação do primeiro. A resposta relativa do sensor foi calculada pela razão da diferença entre o máximo e o mínimo de condutância e o máximo de condutância. Nas Figuras 8 e 9 encontra-se uma representação gráfica da condutância e da resposta relativa, respetivamente, obtidas ao longo do tempo. Nesse gráfico pode ser observado um aumento abrupto da resposta relativa do sensor a partir de 7h decorridas desde o início do ensaio, atingido um pico às lOh, momento a partir do qual o sensor vai perdendo a capacidade de resposta até atingir uma fase de saturação. Em torno das 6h de ensaio é visível uma ligeira queda na resposta do sensor que é coincidente com os resultados da contagem microbiológica feitos em simultâneo. 0 ensaio acima foi acompanhado com testes de bancada microbiológicos como método convencional para uma avaliação da qualidade do peixe. Os testes microbiológicos foram realizados em simultâneo, a cada 2h durante todo o ensaio. Amostras de peixe Tilápia foram submetidas à enumeração de bactérias mesófilas, seguindo metodologia da APHA, 2001. Nesta análise, 25 g da amostra em 25 ml de água peptonada, foram sujeitos a diluições seriadas até à quinta diluição e posteriormente inoculadas em duplicado em placas com meio de cultura agar padrão para contagem (PCA). As placas foram incubadas invertidas a 37°C por 48h. Os resultados da contagem total de bactérias mesófilas apresentados mostram que, à semelhança do que foi sentido pelo sensor de gás, houve um decréscimo no crescimento bacteriano após decorridas 6h de ensaio e um aumento significativo às 8h. Este fato sugere que duas estirpes bacterianas podem estar presentes competindo pelo substrato, sendo que a primeira estirpe, mais adaptada ao meio, domina nas primeiras horas do ensaio e a partir das 6h, uma segunda estirpe se desenvolve causando a morte das bactérias presentes e iniciando um crescimento exponencial a partir desse momento. Às 8h do decorrer do ensaio obteve-se uma contagem de 5xl06/g para bactérias mesófilas. A informação conseguida através da análise microbiológica é estreitamente coerente com o sinal obtido pelo sensor no decorrer do ensaio, onde a crescente resposta do sensor pode ser associada ao aumento da população bacteriana no peixe. Um único sensor ótico mostrou-se eficiente no monitoramento de produtos perecíveis, dando informação sobre a qualidade de peixe. Este sensor tem um potencial de utilização para acompanhamento de produtos perecíveis, como peixes, que ficam expostos numa bancada de supermercado, feiras, peixarias e outros pontos de venda de forma a informar fornecedor e cliente sobre a qualidade do produto. EXEMPLO 6 - Aplicação da película sensitiva

Em vista das preocupações com as emissões de automóveis e os crescentes esforços em relação ao uso de combustíveis renováveis, a indústria automóvel em vários países como, por exemplo, o Brasil têm fabricado veículos flex, que podem aceitar misturas etanol-gasolina em qualquer proporção, que varia de etanol puro até gasolina pura. Medir a composição do combustível presente no tanque e informá-la ao motor é crucial uma vez que a proporção ideal ar: combustível que entra na câmara de combustão depende dessa composição e é essencial para o bom funcionamento do motor. Atualmente, os fabricantes utilizam sensores de oxigénio, denominados sensores lambda, posicionados no coletor de escape para medir a qualidade de combustão e regular a relação ar: combustível, independentemente de qual mistura de gasolina e etanol está a ser queimada. A mistura de etanol à gasolina é permitida no Brasil até o limite máximo de 25% de etanol. 0 controlo desse teor faz-se necessário, tendo em vista a ocorrência de diversos casos de adulteração, nos quais teores de etanol de até 50% foram encontrados nos combustíveis comercializados.

Com o objetivo de quantificar etanol em gasolina, os sensores híbridos agora descritos foram expostos a amostras de gasolina com diferentes teores de etanol entre 0% e 100%. O sensor híbrido em questão consiste numa película sensitva, composta por uma mistura de cristal líquido e líquido iónico encapsulados numa matriz de gelatina, que é depositado por "spin coating" sobre elétrodos interdigitados de ouro num substrato transparente. O líquido iónico empregue neste sensor é o [BMIM] [FeC14] e o cristal líquido 5CB. Os voláteis da amostra são conduzidos até à câmara de sensores por meio de um sistema de entrega de voláteis, como o representado na Figura 3. A amostra, depois de pré-aquecida por 10 min e termostatizada a 35°C, foi exposta por 10 vezes durante 5 s, seguido de um período de recuperação de 55 s, com uma vazão de 1,7 L/min. Leituras de admitância e condutância (20 leituras/s) foram realizadas em simultâneo ao longo do tempo e são mostradas na Figura 10. Cada uma das componentes do sensor híbrido produz uma resposta diferenciada e dependente do teor de etanol presente na amostra de gasolina. Na resposta elétrica, ilustrada na Figura 11, observa-se que a admitância aumenta quando o sensor é exposto aos voláteis e que este aumento é inversamente proporcional ao teor de etanol no combustível. Já na resposta ótica, ilustrada na Figura 12, a exposição aos voláteis provoca decréscimo da condutância, cuja variação é também inversamente proporcional ao teor de etanol na mistura. Este decréscimo na variação da resposta ótica na presença de etanol era esperado pela coerência com os ensaios feitos com solventes, nos quais o etanol mostrou ser um solvente que afeta fracamente as micelas de cristais líquidos, quando comparados com outros solventes, produzindo uma variação menor no impedimento da passagem de luz, que se reflete, num sinal de variação de condutância menor. A variação da admitância e da condutância foram estimados pela altura dos respetivos picos. Os resultados foram ajustados a um modelo de regressão linear múltipla para descrever a relação entre o teor de etanol e duas variáveis, condutância e admitância de acordo com Figura 13. A equação do modelo ajustado é: Teor de etanol = 211634 - 0,0466744 * condutância - 92,5484 * Log admitância

Como o valor-P é inferior a 0,05, existe uma relação estatisticamente significativa entre as variáveis no nível de confiança de 95,0%. O R-quadrado indica que o modelo explica 94,2% da variabilidade do teor de etanol.

Usando uma mesma gasolina, uma única película sensitiva é suficiente para quantificar o etanol nessa mesma gasolina. Quer a componente ótica, quer a componente elétrica respondem proporcionalmente à quantidade de etanol na amostra. Contudo a gasolina é uma mistura complexa, sujeita a muitas variações, pelo que o cruzamento de duas respostas independentes, provenientes de dois princípios distintos e conjugadas num mesmo sensor inibem a influência dessa variável. 0 sensor optoeletrónico mostra nesta aplicação a sua utilidade e praticidade na quantificação de etanol que pode ser detetada de imediato, aquando do abastecimento do depósito de combustível do veículo.

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As presentes formas de realização não são, naturalmente, de modo algum restritas às realizações descritas neste documento e uma pessoa com conhecimentos médios da área poderá prever muitas possibilidades de modificação da mesma sem se afastar da ideia geral, tal como definido nas reivindicações. 6. Material compósito, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por a formulação da mistura compreender nanotubos de carbono, nanopartícuias de ouro e/ou nanoparticulas magnéticas. 7. Material compósito, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por a formulação da mistura compreender princípios ativos. 8. Método de produção da película sensitiva do material compósito descrito em qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender os seguintes passos: - formulação de um material compósito compreendendo pelo menos um cristal líquido, pelo menos um líquido iónico, pelo menos um polímero ou molécula com propriedades de autoassemblagem e pelo menos um solvente; - modelação da formulação no formato de camada(s), como sendo, mas não se limitando a, filme fino transparente através do espalhamento da formulação anterior sobre uma superfície rígida ou flexível não tratada, idealmente opticamente transparente, que não deve exibir qualquer anisotropia própria, através do emprego de técnicas de espalhamento, que incluem, mas não estão limitados, ao uso de utensílios como ponteiras, espátulas, varetas de vidro ou através de técnica de propulsão mecânica ou automática. 9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a formulação da mistura ser preparada através de um procedimento que inclui técnicas de agitação magnética, agitação manual, por aplicação vórtex ou de ultra-som. 10. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a superfície rígida ou flexível compreender pelo menos uma estrutura, como sendo malha, canal, pluralidade de pilares, uma matriz de área de ensaio ou uma combinação destas. 11. Utilização do material compósito descrito em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por ser usado como película (s) sensitiva (s) de resposta a estímulos, tais como alterações de temperatura, alterações de pressão, alterações de concentração de compostos, analitos e padrões de analitos, compostos orgânicos, compostos inorgânicos, biomoléculas, biomarcadores, microrganismos, vírus, células, organelos, e partículas, nos estados gasoso, líquido ou sólido, através da observação ou medição das alterações das propriedades do material compósito, alterações às propriedades óticas, elétricas e opto elétricas. 12. Utilização do material compósito descrito em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por ser utilizado no encapsulamento de princípios ativos, encapsulamento de moléculas e partículas tais como biomoléculas e células. 13. Utilização do material compósito descrito em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por ser utilizado como material para dispositivos médicos de diagnóstico e de terapia, como materiais e dispositivos para as indústrias farmacêutica e de cosmética, para desenvolvimento de materiais e dispositivos para a indústria de construção e automóvel, materiais para catálise para reacções químicas e bioquímicas, materiais para separação de compostos, materiais condutores e semi-condutores, células ou partes de células electroquímicas.

Claims (5)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Material compósito, caracterizado por compreender: a) pelo menos um cristal liquido constituído por pelo menos um mesogénio; b) pelo menos um líquido iónico constituído por pelo menos um sal orgânico de composição X+ e Y” onde X+ representa o catião do sal e Y~ representa o anião do sal ou moléculas com propriedades surfactantes; c) pelo menos um polímero ou moléculas com propriedades de autoassemblagem; d) pelo menos um solvente.
2. 2. Material compósito, de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por o solvente ser pelo menos um solvente polar, apoiar, prótico, aprótico, carregado ionicamente ou sem carga.
3. 3. Material compósito, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a formulação da mistura compreender pelo menos um agente estabilizador.
4. 4. Material compósito, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a formulação da mistura compreender pelo menos um eletrólito.
5. 5. Material compósito, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por a formulação da mistura compreender pelo menos um agente de reconhecimento de moléculas.