Los investigadores han desarrollado piel artificial electrónica que reacciona al dolor como la piel real, abriendo el camino a mejores prótesis, robótica más inteligente y alternativas no invasivas a los injertos de piel.
El dispositivo prototipo desarrollado por un equipo de la Universidad RMIT en Melbourne, Australia, puede replicar electrónicamente la forma en que la piel humana siente el dolor.
El dispositivo imita la respuesta de retroalimentación casi instantánea del cuerpo y puede reaccionar a sensaciones dolorosas con la misma velocidad de iluminación con la que viajan las señales nerviosas al cerebro.
El investigador principal, el profesor Madhu Bhaskaran, dijo que el prototipo sensible al dolor fue un avance significativo hacia las tecnologías biomédicas de próxima generación y la robótica inteligente.
"La piel es el órgano sensorial más grande de nuestro cuerpo, con características complejas diseñadas para enviar señales de advertencia de fuego rápido cuando algo duele", dijo Bhaskaran.
"Estamos sintiendo cosas todo el tiempo a través de la piel, pero nuestra respuesta al dolor solo se activa en un momento determinado, como cuando tocamos algo demasiado caliente o demasiado afilado.
"Ninguna tecnología electrónica ha sido capaz de imitar de manera realista esa sensación de dolor tan humana, hasta ahora.
"Nuestra piel artificial reacciona instantáneamente cuando la presión, el calor o el frío alcanzan un umbral doloroso.
"Es un paso fundamental en el futuro desarrollo de los sofisticados sistemas de retroalimentación que necesitamos para ofrecer prótesis y robótica inteligente verdaderamente".
prototipos de detección funcional
Además del prototipo de detección de dolor, el equipo de investigación también ha desarrollado dispositivos que utilizan dispositivos electrónicos extensibles que pueden detectar y responder a los cambios de temperatura y presión.
Bhaskaran, co-líder del grupo de Materiales Funcionales y Microsistemas en RMIT, dijo que los tres prototipos funcionales fueron diseñados para ofrecer características clave de la capacidad de detección de la piel en forma electrónica.
Con un mayor desarrollo, la piel artificial estirable también podría ser una opción futura para los injertos de piel no invasivos, donde el enfoque tradicional no es viable o no funciona.
"Necesitamos un mayor desarrollo para integrar esta tecnología en aplicaciones biomédicas, pero los fundamentos - biocompatibilidad, estirabilidad similar a la piel - ya están ahí", dijo Bhaskaran.
Cómo hacer piel electrónica
La nueva investigación, publicada en Sistemas inteligentes avanzados y presentado como una patente provisional, combina tres tecnologías previamente iniciadas y patentadas por el equipo :
- Electrónica estirable: combinación de materiales de óxido con silicio biocompatible para ofrecer una electrónica transparente, irrompible y portátil tan delgada como una pegatina.
- Recubrimientos reactivos a la temperatura: recubrimientos auto modificables 1,000 veces más finos que un cabello humano basados en un material que se transforma en respuesta al calor.
- Memoria que imita al cerebro: células de memoria electrónica que imitan la forma en que el cerebro usa la memoria a largo plazo para recordar y retener información previa.
El prototipo del sensor de presión combina componentes electrónicos extensibles y celdas de memoria a largo plazo, el sensor de calor reúne recubrimientos reactivos a la temperatura y memoria, mientras que el sensor de dolor integra las tres tecnologías.
El investigador de doctorado Md Ataur Rahman dijo que las células de memoria en cada prototipo eran responsables de desencadenar una respuesta cuando la presión, el calor o el dolor alcanzaban un umbral establecido.
"Básicamente hemos creado los primeros somatosensores electrónicos, que replican las características clave del complejo sistema de neuronas, vías neurales y receptores del cuerpo que impulsan nuestra percepción de los estímulos sensoriales", dijo.
"Si bien algunas tecnologías existentes han utilizado señales eléctricas para imitar diferentes niveles de dolor, estos nuevos dispositivos pueden reaccionar a la presión, la temperatura y el dolor mecánicos reales, y brindar la respuesta electrónica correcta.
"Significa que nuestra piel artificial conoce la diferencia entre tocar suavemente un alfiler con el dedo o apuñalarse accidentalmente con él, una distinción fundamental que nunca antes se había logrado electrónicamente".
La investigación fue apoyada por el Consejo de Investigación de Australia y se llevó a cabo en el Centro de Investigación Micro Nano de última generación de RMIT para la micro / nano fabricación y la creación de prototipos de dispositivos.
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