Proyecto H2020 INNPAPER: Electrónica impresa innovadora e inteligente basada en papel multifuncional: del etiquetado inteligente a las bioplataformas en el punto de atención

Durante el segundo período (M13-M30), los principales resultados logrados son los siguientes:

Se ajustaron los papeles con conductividad, hidrofobicidad y porosidad a medida para los casos de uso. Se demostró que una tinta de nanocelulosa/nanotubo de carbono es un gran material para el sensor de humedad. Las películas de celulosa transparente con microestructura e hidrofobicidad a medida se probaron como capa de cubierta potencial para pantallas electrocrómicas. 

Para el caso de uso 2 (inmunosensores PoC), se desarrollaron canales fluídicos imprimibles utilizando tintas basadas en nanocelulosa y también se fabricaron papeles con biorreactividad a medida con afinidad mejorada de los canales fluídicos basados ​​en papel a proteínas y anticuerpos. Se establecieron la línea SUTCO para la producción de nanopapeles y la siguiente línea de estampado que utiliza nanoimpresión rollo a rollo, así como la línea de plasma para la hidrofobización de nanopapeles. Además, se amplió la producción de MNFC. Se mejoró la calidad del MNCF y se alcanzó una capacidad de producción de 200 y 5000 kg para escalas piloto e industrial, respectivamente.

En cuanto a los dispositivos, se formularon electrolitos de celulosa para las baterías impresas y las pantallas electrocrómicas siguiendo dos enfoques: 1) Generación de electrolitos viscosos con alto contenido de sólidos; 2) Electrolitos de hidrogel autoportantes formados por agentes reticulantes. Tanto las baterías impresas de zinc-carbono coplanares funcionales como las pantallas electrocrómicas basadas en electrolitos de celulosa se produjeron con éxito en papel Powercoat.

El sistema de comunicación para interconectar los sensores a una memoria e intercambiar datos con el teléfono también se desarrolló y probó en configuraciones de caso real.

Para el caso de uso 1 (etiquetas inteligentes), se requieren dispositivos ambientales impresos: se desarrolló un sensor de temperatura para mediciones entre -10 °C y +60 °C, con resultados muy estables entre -10 °C y +20 °C. También se lograron sensores de humedad con una buena correlación entre la variación de la humedad y la corriente captada. Los primeros sensores de presión en papel también se probaron, con una buena respuesta.
Para el caso de uso 2 (inmunosensores PoC), se están siguiendo diferentes estrategias. Uno de los enfoques más innovadores es el que consiste en un canal poroso impreso a base de celulosa, mencionado anteriormente. Los resultados obtenidos son prometedores, pero la integración de la detección electroquímica aún no está lista.

Finalmente, para el caso de uso 3 (genosensores PoC), el trabajo durante este período se centró en desarrollar nuevas capacidades para la microfluídica en papel y en mejorar la detección electroquímica en papel.

Para la fabricación de la plataforma común y los tres casos de uso, se realizó el diseño final. Se abordó el desarrollo de una PCB de prueba de depuración para probar ambos elementos. Se diseñaron y fabricaron dos plataformas electrónicas (una para los casos de uso 1 y 3, y otra para el caso de uso 2). Se probó con éxito una aplicación gratuita disponible para smartphones para la recopilación, visualización y almacenamiento de datos en la nube.

Las primeras pruebas de fabricación de la plataforma común en papel mediante serigrafía se realizaron con éxito siguiendo el siguiente flujo de proceso: 1) impresión de las pistas conductoras, la antena y las almohadillas de conexión; 2) impresión de la pantalla; 3) impresión de la batería. Se ha comprobado la funcionalidad de los diferentes dispositivos. Los siguientes pasos son la selección y colocación de los componentes de silicio y la caracterización.

La estrategia de comunicación se ha centrado en el desarrollo de la comunidad y la participación de las partes interesadas a través del boletín informativo, las redes sociales, las actividades de la oficina de prensa y la comunicación en eventos. Se ha lanzado una convocatoria abierta para nuevas ideas (https://innpaper.eu/open-call/ ). Ya se han publicado cuatro artículos científicos en revistas científicas con revisión por pares, y se han presentado dos más. Además, se han generado cuatro solicitudes de patente.