There is a large current need for new and improved approaches to treat chronic diseases such as non-neurogenic bladder diseases, the solution to prevent urethritis or inflammation of the urethral meatus being to slide a catheter along the urethra. In order to improve this procedure, it would be advantageous to place sensors in the catheter, allowing to monitor forces and deformation along the process. This work reports on a new generation of functional, sustainable piezoresistive sensors for their implementation in catheter medical devices. Composite films based on polyether block amide with varying contents of multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) as fillers have been produced with MWCNT contents up to 5 wt%. Further, their morphological, thermal, mechanical, electrical and piezoresistive functional response have been evaluated. Composite materials with suitable filler dispersion have been obtained, with a maximum electrical conductivity of 9 × 10<sup>−3</sup> S.m<sup>−1</sup> for the samples with the highest filler content of 5 wt% of MWCNT, the percolation threshold is between 1 and 2 wt% MWCNT content. All composites show appropriate piezoresistive behavior, with the gauge factor (GF) ranging between 0.5 and 1.5. At a maximum deformation of 5 mm, a composite with 3 wt% of MWCNT dip-coated on a catheter demonstrates an exceptional GF ∼ 4.5. Additionally, an electrical system was developed to demonstrate the suitability of the self-sensing catheter for practical applications, by detecting bending deformations in real time. This work shows that these sustainable polymer-based nanocomposites can be used in the biomedical industry due to their excellent piezoresistive characteristics.

Com o aumento da esperança média de vida e um aumento na prevalência de doenças crónicas questões associadas aos cuidados de saúde ganham cada vez mais destaque, assim sendo novos dispositivos médicos e melhores métodos de tratamento encontram-se em constante procura. Sensores piezoresistivos aparentam ser uma solução adequada devido à sua elevada variação da condutividade elétrica aquando deformações mecânicas. Oferecendo vantagens como o seu método de fabricação, simples mecanismo de ação e baixo custo. Doenças crônicas que exigem tratamento prolongado são cada vez mais prevalentes, como a Síndrome de Hinman, que utiliza um cateter urinário para drenar a urina, podendo provocar, em alguns casos, complicações como sangramento, fístulas arteriovenosas, entre outras. Assim sendo este projeto visa desenvolver sensores piezoresistivos impressos baseados em polímeros naturais para aplicações biomédicas mais concretamente num cateter urinário. Primeiramente é realizada uma comparação entre três polímeros: dois sintéticos o copolímero em bloco de etileno butileno e estireno (SEBS) e o álcool polivinílico (PVA) e um polímero natural o carboxymetil celulose (CMC) com diferentes tipos de solventes a água desionizada e o éter metílico de ciclopentila (CPME). Os resultados obtidos permitiram determinar que é possível obter nanocompositos sustentáveis com excelentes propriedades mecânicas, elétricas ca condutividade do polímero puro perto dos 10-11S/m e piezoresistivas com valores de Gauge Factor (GF) entre 1 e 6 para aplicações biomédicas. No entanto novos materiais foram testados nomeadamente o PEBAX um polímero natural com excelentes propriedades elastoméricas, como se pôde comprovar e através de um método de imersão na tinta produzida foi possível de incorporar o mesmo na superfície do dispositivo médico e criar um cateter autosensível com GF ∼ 4.5 permitindo detetar deformações de flexão em tempo real, no entanto o método de processamento utiliza um solvente bastante tóxico com o ácido fórmico limitando a sua utilização. Finalmente, foi detetado um polímero que ultrapassava as demais limitações o PLDGA 50/50 realizandose caracterizações mecânicas, elétricas, morfológicas e piezoresistivas. Foram ainda estudadas diferentes geometrias uma em forma de quadrado e outra em forma de zig-zag através de um estudo teórico computacional comprovando que é possível otimizar a sensibilidade dos sensores através da introdução de uma geometria em forma de zig-zag. A utilização de sensores piezoresistivos baseado em polímeros naturais apresenta uma oportunidade única na criação de dispositivos médicos funcionais para a monotorização em tempo real com um impacto ambiental reduzido.