20 mayo 2023.- Los investigadores han desarrollado una piel electrónica que puede imitar el mismo proceso que hace que un dedo de la mano, un dedo del pie o una extremidad se muevan cuando se pinchan o escaldan. La tecnología podría conducir al desarrollo de una cubierta para prótesis que les daría a sus usuarios un sentido del tacto, o ayudaría a restaurar la sensibilidad en personas cuya piel ha sido dañada.

La 'e-skin' fue desarrollada en el laboratorio del ingeniero químico Zhenan Bao en la Universidad de Stanford en California. Su equipo ha estado tratando durante mucho tiempo de hacer una prótesis de piel que sea suave y flexible, pero que también pueda transmitir señales eléctricas al cerebro para permitir que el usuario "sienta" la presión, la tensión o los cambios de temperatura.

El último trabajo, publicado el 18 de mayo en Science 1 , describe un sensor delgado y flexible que puede transmitir una señal a parte de la corteza motora en el cerebro de una rata que hace que la pata del animal se mueva cuando se presiona o aprieta la piel electrónica.

Piel sensible

En una piel sana, los receptores mecánicos perciben la información y la convierten en pulsos eléctricos que se transmiten a través del sistema nervioso al cerebro. Para replicar esto, una piel electrónica necesita sensores y circuitos integrados, que generalmente están hechos de semiconductores rígidos. Los sistemas electrónicos flexibles ya están disponibles, pero por lo general funcionan solo con voltajes altos que no serían seguros para los dispositivos portátiles.

Para hacer una piel electrónica completamente suave, el equipo de Bao desarrolló un polímero flexible para usar como dieléctrico: una capa delgada en un dispositivo semiconductor que determina la fuerza de la señal y el voltaje necesario para hacer funcionar el dispositivo. Luego, los investigadores usaron el dieléctrico para hacer conjuntos de transistores elásticos y flexibles, combinados en un sensor que era delgado y suave como la piel.

El sensor puede convertir cambios físicos, como la presión aplicada o un cambio de temperatura, en un pulso eléctrico. El equipo también fabricó un dispositivo que puede transmitir señales eléctricas de los nervios a los músculos, imitando las conexiones en el sistema nervioso llamadas sinapsis.

El grupo de Bao probó el sistema en una rata. La piel se conectó a través de un cable a la corteza somatosensorial de la rata, la parte del cerebro responsable de procesar las sensaciones físicas. Cuando la piel electrónica se activaba al tocarla, enviaba una señal eléctrica al cerebro, que luego se transmitía a través de la sinapsis artificial al nervio ciático de la pata del animal, lo que provocaba que la extremidad se contrajera.

Futuros desarrollos

Este tipo de e-skin se podría utilizar en personas que hayan sufrido lesiones importantes, o que tengan trastornos sensoriales. Bao dice que, a largo plazo, esperan desarrollar un sistema menos invasivo. 

“Visualizamos que para las personas que perdieron sus extremidades, no tenemos que implantarlos en el cerebro. Podríamos tener un implante en el sistema nervioso periférico”.

En la actualidad, el e-skin aún debe conectarse a una fuente de alimentación externa, pero los científicos esperan finalmente desarrollar un dispositivo inalámbrico. Sin embargo, para tener una piel que cubra todos los dedos de la mano y responda al tacto, la temperatura y la presión, se requerirá mucho más desarrollo, dice.

Aún así, tener un sistema de circuito cerrado que va desde la sensación hasta el movimiento muscular es "muy emocionante", dice Alejandro Carnicer-Lombarte, investigador de bioelectrónica en la Universidad de Cambridge, Reino Unido. El dispositivo fabricado por el equipo de Bao es "en gran medida una prueba de concepto", dice, pero en el campo de las prótesis artificiales, muchos grupos trabajan en componentes individuales, por lo que reunirlos a todos en un solo sistema, como lo ha hecho el equipo de Bao, es un importante paso adelante. “Combinar esas cosas en secuencia no es trivial, eso me impresiona mucho”, dice.

Carnicer-Lombarte también ve un potencial para integrar otras tecnologías conocidas en el sistema, para crear, por ejemplo, una piel que permita que el pulgar y el meñique sientan cosas diferentes. Agrega que lograr una mayor sensibilidad, de modo que se puedan apuntar regiones específicas del cerebro, se sumará a la utilidad de esta tecnología en el futuro.