Innovación a flor de piel
Foto. / TU CHEMNITZ
Innovación a flor de piel
Foto. / TU CHEMNITZ

Innovación a flor de piel

Científicos de Alemania, Canadá, Austria y Arabia Saudita han logrado desarrollar prototipos de piel electrónica con interesantes aplicaciones en el área de la salud y la robótica. En un futuro, se podría restaurar el sentido del tacto en personas que utilizan prótesis, e incluso podrían llegar a compartir y almacenar datos registrados en la nube a través de wifi


Se me eriza la piel de pensar en el frío que me carcome los huesos en invierno, en los nervios antes de un examen, o en la mano aventurera del otro acariciando mi pelo muy lentamente.

Se me ponen los pelos de punta también al imaginar mi cuerpo sin ese gran órgano que lo recubre y protege de las altas temperaturas, que resiste golpes, rasguños y hasta quemaduras, y que nos deja cicatrices a veces detestadas, pero que son al fin y al cabo metáforas de nuestro paso por la vida.

Es la piel uno de los elementos con mayor capacidad de regeneración en nuestro organismo, con células tan versátiles que son capaces de derivar en estructuras con distintas funciones como las glándulas sudoríparas y sebáceas, el pelo o las uñas.

Impermeable, elástica y transpirable; repositorio de emociones, capaz de convertir al contacto entre dos personas, por ejemplo, en una de las sensaciones más placenteras del mundo.

Quizás por ello, desde hace mucho tiempo, en laboratorios científicos de todo el planeta se trabaja para obtener un elemento artificial que pueda realizar satisfactoriamente sus mismas funciones, o al menos, la mayoría de ellas.

Lejos de lo que pudiera parecer una película de ciencia ficción, investigadores de Alemania, Canadá, Austria y Arabia Saudita han logrado desarrollar prototipos de piel electrónica de mayor o menor complejidad con un interesante futuro en la robótica y la medicina.

E-skin

Le han llamado la piel artificial del futuro. Según sus creadores, la e-skin (piel electrónica) desempeña un papel importante en las prótesis de próxima generación, la medicina personalizada, la robótica e, incluso, la inteligencia artificial.

Este tipo de piel pretende imitar y hasta mejorar las propiedades del cutis humano. Emplea para ello, diversos componentes electrónicos que se basan fundamentalmente en un conjunto de sensores fabricados e incrustados sobre un soporte flexible y elástico. 

De acuerdo con la revista científica española Principia, “gracias a unos finísimos hilos conductores implantados en el cuerpo, denominados electrodos, la señal eléctrica resultante puede transmitirse en su interior hasta alcanzar los nervios periféricos de los músculos, la médula espinal o el cerebro”.

La minúscula corriente eléctrica producida por la piel tecnológica devolvería la capacidad de sentir a determinadas partes de nuestro cuerpo que un día desafortunadamente dejaron de hacerlo.

Investigadores de Japón y Corea del Sur desarrollaron algunos de los primeros prototipos de piel electrónica de altísima sensibilidad con un material que imita la humana en cuanto a resistencia, elasticidad y hasta sentido del tacto, a fin de recopilar datos biológicos en tiempo real. Sin embargo, continúa siendo un desafío para ellos, desde el punto de vista de la robótica, controlar la cantidad de fuerza necesaria para sostener y manipular una amplia gama de objetos.

¿Cómo lograr con éxito que un robot sostenga un huevo sin romperlo, por ejemplo? Imposible pedir peras al olmo, dicen algunos, a sabiendas de que ya para la ciencia casi nada es imposible. La nueva piel electrónica podrá dar solución a ese problema.

El alcance de sus utilidades va mucho allá, pues se predice que en un futuro esta pueda reemplazar la piel humana deteriorada, restaurar el sentido del tacto en pacientes que utilizan extremidades protésicas, detectar vibraciones imperceptibles para el ser humano o llegar a compartir y almacenar los datos registrados en la nube a través de señales de wifi.

Curtidas en el laboratorio

Innovación a flor de piel
Piel electrónica con material híbrido multisensorial. Foto. / TU GRAZ

Científicos de la Universidad Tecnológica de Graz (TU Graz), en Austria, y de la Universidad de la Columbia Británica (UBC) en Vancouver, en Canadá, han desarrollado dos versiones de piel electrónica mediante un material híbrido multisensorial denominado “tres en uno”.

“Se trata de un sensor muy delgado que reacciona simultáneamente a la fuerza, a la humedad y a la temperatura, captando las más mínimas variaciones de dichas condiciones en una superficie muy reducida, y emitiendo las señales electrónicas correspondientes a las variaciones que detecta”, señala el equipo del centro austriaco.

Cada uno de estos sensores, según resaltan, consta de una combinación única de materiales: en su interior un polímero inteligente en forma de hidrogel (producto viscoso similar a la gelatina) y una cubierta de un compuesto denominado óxido de zinc piezoeléctrico.

El hidrogel puede absorber agua y, por lo tanto, se expande con los cambios de humedad y temperatura. Al hacerlo, ejerce presión sobre el óxido, un material que responde a la presión y a todos los demás esfuerzos mecánicos generando una señal eléctrica.

Resalta TU Graz que mientras la piel humana natural percibe elementos de un tamaño de un milímetro cuadrado aproximadamente, los 2 000 sensores individuales por milímetro cuadrado del nuevo material híbrido desarrollado en sus laboratorios, la hacen incluso más sensible que la punta de un dedo humano.

Por su parte, el equipo de investigadores de la UBC canadiense ha realizado ensayos con un material denominado “piel iónica”, consistente en un hidrogel suave, flexible y compatible con los tejidos biológicos.

En tanto, científicos de la Universidad Tecnológica de Chemnitz, en Alemania, crearon un brazo con piel electrónica sensible y pelos artificiales integrados.

Este equipo de investigación, dirigido por el profesor Oliver G. Schmidt, logró integrar los sensores de campo magnético 3D o los denominados AMR (que se suelen usar para el control de la velocidad de los automóviles) con pelos finos enraizados magnéticamente en una piel electrónica artificial.

En el otro extremo del mapa, en Corea del Sur, innovadores crearon una epidermis artificial con nanosensores, combinando los últimos avances en nanotecnología y neurociencia, y usando silicio monocristalino, el material base de la industria electrónica. Este team del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea del Sur logró incluso crear diferentes capas de nanocintas para cada sensación; cada una de ellas tiene un grosor de apenas tres micras.

También investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdalá (KAUST, por sus siglas en inglés), en Arabia Saudita, han desarrollado un material que imita la piel humana en cuanto a resistencia, elasticidad y sensibilidad para recopilar datos biológicos en tiempo real.

Su prototipo podía detectar objetos a 20 centímetros de distancia, responder a estímulos en menos de una décima de segundo y, al usarse como sensor de presión, pudo distinguir la escritura a mano sobre ella.

La revista Science Robotics recoge los detalles de los prototipos de pieles artificiales surcoreanos, saudíes y alemanes como algunos de los más destacados.

Tacto con el futuro

Innovación a flor de piel
Las e-skin podrán ser integradas también a prótesis biónicas con sentido del tacto. Foto. KYP BIOINGENIERIA

Aunque a menudo pase por inadvertido, el tacto es uno de los sentidos que nos proporciona constantemente información valiosa sobre nuestro entorno.

Las características y funciones de su principal sensor son difíciles de imitar, pero como ya vemos, el desarrollo tecnológico llega cada vez más lejos.

Adelanta la revista Scienceque la piel electrónica ideal imitará las muchas funciones naturales de la piel humana, como la detección de la temperatura y el tacto, de forma precisa y en tiempo real. Pero también advierte que fabricar dispositivos electrónicos adecuadamente flexibles, que puedan realizar tareas tan delicadas al mismo tiempo que soportan los golpes y raspaduras de la vida cotidiana, es un desafío, por lo que cada material involucrado deberá diseñarse cuidadosamente.

Pienso entonces, en un futuro donde un equipo de cirujanos pueda utilizar guantes quirúrgicos ultrasensibles para llevar a cabo una delicada operación, o donde una prótesis pueda imitar no solo las propiedades mecánicas de una extremidad amputada, sino también restaurar el sentido del tacto en la persona que las utilice.

Imagine incluso, ya en el límite de lo quimérico, si pudiera cambiarse de color, o asumir nuevas estampas, o repeler el agua, o ser inmune al fuego. ¡Ni Pedro Almodóvar lo hubiese imaginado para el guion de su película La piel que habito! Pero mejor volvamos a la realidad. Una epidermis artificial, dotada de nanotecnología, podría revolucionar el desarrollo de la medicina y la robótica. Esperemos que la innovación no se quede “a flor de piel” y avance con los años hacia otros niveles.

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