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LA PIEL DE SILICONA ELECTRÓNICA SENSIBLE AL DOLOR ALLANA EL CAMINO PARA PRÓTESIS E INJERTOS DE PIEL INTELIGENTES

September 19, 2020

TECNOLOGÍA

La piel es nuestro órgano más grande, compuesto por sensores complejos que monitorean constantemente cualquier cosa que pueda causarnos dolor. Nuestra nueva tecnología replica eso, electrónicamente.


La piel artificial electrónica que hemos desarrollado reacciona a los estímulos de dolor como la piel real, y allana el camino para mejores prótesis, robótica más inteligente y alternativas no invasivas a los injertos de piel.


Nuestro dispositivo prototipo imita la respuesta de retroalimentación casi instantánea del cuerpo y puede reaccionar a sensaciones dolorosas con la misma velocidad de iluminación a la que las señales nerviosas viajan al cerebro.


Nuestra nueva tecnología, cuyos detalles se publican en Advanced Intelligent Systems, está hecha de caucho de silicona con electrónica integrada. Imita la piel humana, tanto en textura como en cómo responde a la presión, la temperatura y el dolor.


La piel humana siente cosas constantemente, pero nuestra respuesta al dolor solo se activa en un cierto umbral. Una vez que se traspasa este umbral, se envían señales eléctricas a través del sistema nervioso al cerebro para iniciar una respuesta de dolor.


No te das cuenta cuando recoges algo a una temperatura agradable. Pero si toca algo demasiado caliente, retrocederá casi instantáneamente. Ese es el sistema de detección del dolor de nuestra piel en acción.


Mano amiga
Nuestra nueva piel electrónica sensible al dolor es un paso crucial hacia el desarrollo de "prótesis inteligentes" con sofisticados sistemas de retroalimentación. Queremos desarrollar dispositivos y componentes médicos que muestren respuestas de detección de dolor similares al cuerpo humano.


Las prótesis mejoran significativamente la calidad de vida de una persona amputada, pero aún carecen de la capacidad de detectar el peligro. Una mano protésica no siente cuando está colocada sobre una superficie caliente, mientras que alguien con un brazo protésico puede apoyarse en algo afilado pero no se da cuenta del daño que está causando.


La tecnología que proporciona una respuesta realista similar a la de la piel puede hacer que una prótesis se parezca mucho más a una extremidad natural.


Con un mayor desarrollo, nuestra piel electrónica también podría usarse para injertos de piel, en los casos en que el enfoque tradicional no sea viable.


Piel en el juego
Creamos nuestra piel electrónica basándonos en los avances anteriores de nuestro grupo de investigación en electrónica elástica, materiales sensibles a la temperatura y electrónica que imita el cerebro.


Por ejemplo, usamos nuestro proceso para integrar óxido de vanadio sensible a la temperatura, un material que puede cambiar su comportamiento electrónico en reacción a temperaturas por encima de un umbral particular (65 ℃ en este caso).


Este material luego activa señales eléctricas similares a las generadas por nuestras terminaciones nerviosas cuando tocamos algo caliente. La señal eléctrica de la parte de detección del sistema (que es sensible a la temperatura o la presión) va a un circuito que imita al cerebro que procesa la entrada y toma una decisión basada en valores de umbral.


La salida eléctrica del circuito que imita al cerebro es como las señales nerviosas que inician una respuesta motora (como alejar la mano) en la respuesta al dolor humano.
En nuestro experimento, medimos la corriente generada. Para usar la piel de silicona de verdad, esto debería estar conectado a terminaciones nerviosas o aparatos que podrían iniciar una respuesta motora.


Nuestro material responde tan rápido como una respuesta de dolor humano real, imitando todo el proceso desde el estímulo hasta los desencadenantes de respuesta del cerebro, o en nuestro caso, el circuito de imitación del cerebro. La respuesta es más fuerte dependiendo tanto de la intensidad como del tiempo de estimulación, al igual que una respuesta de dolor humano real.


La piel electrónica hace realidad las respuestas al dolor basadas en umbrales, tanto en la forma en que la piel reacciona de manera diferente al dolor por encima de cierto umbral como en cómo la piel tarda más en "recuperarse" de algo que es más doloroso. Esto se debe a que los estímulos más fuertes generan más voltaje a través del circuito de imitación del cerebro.


También podemos modificar este umbral en nuestros dispositivos para imitar la forma en que la piel lesionada (como la piel quemada por el sol) puede tener un umbral de dolor más bajo que la piel normal. La piel electrónica también se puede utilizar para aumentar la sensibilidad, lo que podría ser particularmente útil en deportes y defensa, así como para injertos de piel.


Otra aplicación única podrían ser los guantes inteligentes que podrían proporcionar información precisa de las manos de un cirujano al palpar tejido.


Nuestra piel de silicona necesitará un mayor desarrollo para integrar la tecnología en aplicaciones biomédicas. Pero los fundamentos, la biocompatibilidad y la capacidad de estiramiento similar a la piel, ya están ahí.


Los próximos pasos son trabajar con investigadores médicos para hacer que esto sea aún más "parecido a la piel" y para descubrir la mejor manera de integrarlo con el cuerpo humano.

Ella Maru Studio, proporcionado por el autor.

¿Qué pasaría si pudiéramos crear una piel artificial que tuviera capacidades sensoriales? ¿Piel electrónica? ¿i-skin? ¿Piel digital?

Piel de silicona inteligente y estirable. Universidad RMIT, proporcionado por el autor.

La nueva piel de silicona podría allanar el camino para injertos de piel más inteligentes. Universidad RMIT, proporcionado por el autor.

Los investigadores desarrollan una piel electrónica que puede controlar su salud




Autora:

Madhu Bhaskaran
Profesora, Ingeniería Electrónica y Comunicaciones, Universidad RMIT


Clase de Divulgación
Madhu Bhaskaran recibe financiación del Australian Research Council.



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