Científicos de la Universidad de Stanford han desarrollado una “piel” de plástico que puede detectar lo fuerte que se le está siendo presionado y generar una señal eléctrica para enviar esa información sensorial directamente al cerebro. Un paso más para replicar un aspecto del tacto, el mecanismo sensorial de distinguir la diferencia de presión entre un apretón de manos débil y un agarre firme.
“Hemos pasado una década tratando de desarrollar un material que imita la capacidad de la piel de flexionarse y curarse, mientras que sirve como una red de sensores que envía señales táctiles, de temperatura y de dolor al cerebro. En última instancia, quisimos crear un tejido electrónico flexible incrustado con sensores que podría cubrir prótesis y replicar algunas de las funciones sensoriales de la piel”, dijo Zhenan Bao, responsable de la investigación.
“Ésta 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“.
El núcleo de la técnica es una construcción de plástico de dos capas: la capa superior crea un mecanismo de detección y la capa inferior actúa como el circuito para transportar señales eléctricas y traducirlas en los estímulos bioquímicos compatibles con las células nerviosas.
Hace 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 esta capacidad de detección de presión electrónica, el equipo dispersó miles de millones de nanotubos de carbono a través del plástico con patrón como de rejilla. Al poner presión sobre el plástico, se aprietan los nanotubos más juntos y les permite conducir la electricidad.
Esto permitió que el sensor de plástico imitara 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.
Quitar la presión relaja el flujo de los pulsos, lo que indica un toque ligero, y eliminar todo tipo de preesión hace que los pulsos cesen por completo. Posteriormente, el equipo enganchó 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.
Por último, el equipo tuvo que probar que la señal electrónica podría ser reconocida por una neurona biológica y lo 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, llamada optogenética. Investigadores diseñaron 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.
Ahora, los investigadores prevén desarrollar diferentes sensores para replicar 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.
Referencia: Science