RedacciónPiel que siente, pero artificial. Eso es lo que ha logrado un equipo de ingenieros de la Universidad de Stanford (EE.UU.) que han fabricado una ‘piel’ de plásticoque puede detectar la fuerza con la que se está presionando un objeto generar una señal eléctrica para enviar esa información sensorial directamente a una célula cerebral.
Zhenan Bao ha pasado una década tratando de desarrollar un material que imite la capacidad de la piel de flexionarse y curarse, mientras que sirva como una red de sensores que envía señales táctiles, de temperatura y de dolor al cerebro. Su objetivo es crear un tejido electrónico flexible con sensores que pueda recubrir prótesis y replicar algunas de las funciones sensoriales de la piel.
El trabajo de Bao, que publica «Science», da un paso más hacia su objetivo de reproduucir el sentido del tacto. Se trata de un mecanismo sensorial que permite distinguir la diferencia de presión entre un apretón de manos débil y un agarre firme. «Es la primera vez que un material flexible similar a la piel puede detectar la presión y transmitir una señal a un componente del sistema nervioso».
Dos capas
Tal y como se explica en la revistas el ‘invento’ es una construcción de plástico de dos capas: la superior crea un mecanismo de detección y la inferior actúa como el circuito para transportar señales eléctricas y traducirlas en los estímulos bioquímicos compatibles con las células nerviosas. La primera cuenta con un sensor que puede detectar presión de form muy similar a la de la piel humana, desde un roce con los dedos hasta un apretón de manos.
Hace ya cinco años, los miembros del equipo de Bao describieron por primera vez cómo utilizar los plásticos y los cauchos como sensores de presión al medir la elasticidad natural de sus estructuras moleculares. A continuación, se incrementó esta sensibilidad al añadir un patrón como de panal en el delgado plástico, comprimiendo aún más los resortes moleculares del plástico.
Para explotar dicha capacidad de detección de presión electrónica, el equipo colocó miles de millones de nanotubos de carbono a través del plástico y, al presionar el plástico, se aprietan los nanotubos más juntos y así se trasmnite la electricidad.
De esta forma es como el sensor de plástico imita la piel humana, transmitiendo información de la presión con pulsos cortos de electricidad, de forma similar al código Morse, al cerebro. El aumento de presión sobre los nanotubos enrejillados los apretó todavía más, permitiendo que fluyera más electricidad a través del sensor, y esos impulsos variados envían como pulsos cortos al mecanismo de detección.
Al quitar la presión se relaja el flujo de los pulsos, lo que indica un ligero oce, y al eliminar todo tipo de presión hace que los pulsos cesen por completo. Posteriormente, el equipo conectó este mecanismo de detección de presión a la segunda capa de la piel artificial, un circuito electrónico flexible que podría llevar los impulsos eléctricos a las células nerviosas.
Neurona biológica
Por último, probaron si la señal electrónica podría ser reconocida por una neurona biológica los que se hizo mediante la adaptación de una técnica desarrollada por Karl Deisseroth, profesor de Bioingeniería en Stanford, que fue pionero en un campo que combina la genética y la óptica, llamadaoptogenética. Así, los investigadores diseñaron las células para que fueran sensibles a frecuencias de luz específicas y, a continuación, utilizaron pulsos de luz para cambiar las células, o los procesos que se producen dentro, a apagado o encendido.Ya hay seis tipos de mecanismos de detección biológica en la mano del hombre
Para llevar a cabo este experimento, fabricaron una línea de neuronas para simular una parte del sistema nervioso humano. Además, tradujeron las señales de presión electrónicas de la piel artificial en impulsos de luz, que activaron las neuronas, lo que demostró que la piel artificial podría generar una salida sensorial compatible con las células nerviosas.
Ahora, los expertos esperan desarrollar diferentes sensores para replicar, por ejemplo, la capacidad de distinguir la pana de la seda o un vaso de agua fría de una taza de café caliente, algo que saben que llevará tiempo. Ya hay seis tipos de mecanismos de detección biológica en la mano del hombre y el experimento descrito en «Science» presenta tan sólo de uno de ellos.
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