Un equipo de investigación ha desarrollado piel artificial electrónica que reacciona al dolor como la piel real, allanando el camino para mejores prótesis, robótica más inteligente y alternativas no invasivas a los injertos de piel.
El prototipo desarrollado por un equipo de la Universidad RMIT en Melbourne, Australia, puede replicar la forma en que la piel humana percibe el dolor con una piel electrónica. El dispositivo imita la respuesta de retroalimentación casi instantánea del cuerpo y puede reaccionar a las sensaciones dolorosas tan rápido como las señales nerviosas viajan al cerebro.
El investigador principal, profesor madhu bhaskaran, dijo que el prototipo de detección de dolor representa 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 ultrarrápidas cuando algo duele. Ninguna tecnología electrónica había sido capaz de imitar de manera realista la sensación de dolor humana, hasta ahora.
madhu bhaskaran, co-líder del grupo de Materiales Funcionales y Microsistemas en RMIT
Cómo funciona la piel humana
Sentimos sensaciones a través de nuestra piel todo el tiempo, pero nuestra respuesta al dolor solo se manifiesta en un cierto punto (como cuando tocamos algo demasiado caliente o demasiado fuerte). La piel electrónica desarrollada en RMIT reacciona instantáneamente cuando la presión, el calor o el frío alcanzan un cierto umbral. Es un paso fundamental en el desarrollo futuro de sofisticados sistemas de retroalimentación que necesitamos para ofrecer prótesis y robótica inteligentes verdaderamente.
Prototipos de detección funcional
Además de la "piel electrónica", el prototipo de detección del dolor real, el equipo de investigación también ha desarrollado dispositivos que utilizan dispositivos electrónicos extensibles que pueden detectar y responder a cambios de temperatura y presión. Bhaskaran, dijo que los tres prototipos funcionales fueron diseñados para proporcionar características clave de la capacidad de detección de la piel humana 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 más desarrollos para integrar esta tecnología en aplicaciones biomédicas. Los fundamentos (biocompatibilidad y elasticidad similar a la piel) ya están ahí ”, dijo Bhaskaran.
Cómo funciona la piel electrónica
La nueva investigación, Publicado en Sistemas inteligentes avanzados y presentada como patente provisional, combina tres tecnologías previamente probadas y patentadas por el equipo:
- Electrónica extensible. Combina materiales de óxido con silicio biocompatible para proporcionar dispositivos electrónicos transparentes, irrompibles y portátiles tan finos como una pegatina.
- Recubrimientos termorreactivos. Recubrimientos auto modificables 1.000 veces más finos que un cabello humano a base de 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 almacenar información previa.
El prototipo del sensor de presión combina electrónica extensible y celdas de memoria a largo plazo. El sensor de calor reúne recubrimientos reactivos a la temperatura y memoria. El sensor de dolor integra las tres tecnologías.
Investigador de doctorado Md Ataur Rahman Afirmó que las células de memoria en cada prototipo de los factores que componen la piel electrónica son las encargadas de activar una respuesta cuando la presión, el calor o el dolor ha alcanzado un umbral predeterminado.
Básicamente creamos los primeros somatosensores electrónicos. Hemos replicado características clave del complejo sistema de neuronas, vías neurales y receptores del cuerpo que guían nuestra percepción de los estímulos sensoriales.
Ataur Rahman, MRIT
Las tecnologías existentes utilizan señales eléctricas para imitar diferentes niveles de dolor. Esta nueva piel electrónica puede reaccionar a la presión, la temperatura y el dolor mecánicos reales y proporcionar la respuesta correcta. Es un gran paso adelante. Significa que la piel electrónica conoce la diferencia entre tocar suavemente un alfiler con el dedo o pincharse accidentalmente. Una distinción fundamental que nunca antes se había logrado de forma electrónica.
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“Somatosensores artificiales: receptores de retroalimentación para piel electrónica”. Publicado en Sistemas inteligentes avanzados (DOI: 10.1002/aisy.202000094).
