Sviluppata una pelle elettronica che può reagire al dolore

Ricercatori della RMIT University di Melbourne hanno sviluppato una pelle artificiale elettronica che reagisce al dolore proprio come la pelle reale, aprendo la strada a protesi migliori, robotica più intelligente e alternative non invasive agli innesti cutanei.
Il prototipo può replicare elettronicamente il modo in cui la pelle umana percepisce il dolore.
Il dispositivo imita la risposta di feedback quasi istantanea del corpo e può reagire a sensazioni dolorose con la stessa velocità di illuminazione con cui i segnali nervosi viaggiano al cervello.
Il ricercatore capo, il professor Madhu Bhaskaran, ha affermato che il prototipo di rilevamento del dolore rappresenta un progresso significativo verso le tecnologie biomediche di prossima generazione e la robotica intelligente.
“La pelle è il più grande organo sensoriale del nostro corpo, con caratteristiche complesse progettate per inviare segnali di allarme di fuoco rapido quando qualcosa fa male”, ha detto Bhaskaran.
“Sentiamo cose tutto il tempo attraverso la pelle, ma la nostra risposta al dolore si attiva solo a un certo punto, come quando tocchiamo qualcosa di troppo caldo o troppo acuto.
“Nessuna tecnologia elettronica è stata in grado di imitare realisticamente quella sensazione di dolore molto umana – fino ad ora.
“La nostra pelle artificiale reagisce istantaneamente quando la pressione, il caldo o il freddo raggiungono una soglia dolorosa.
“È un passo avanti fondamentale nello sviluppo futuro dei sofisticati sistemi di feedback di cui abbiamo bisogno per fornire protesi veramente intelligenti e robotica intelligente”.
Oltre al prototipo di rilevamento del dolore, il team di ricerca ha anche sviluppato dispositivi realizzati con elettronica estensibile in grado di rilevare e rispondere ai cambiamenti di temperatura e pressione.
Bhaskaran, co-leader del gruppo Functional Materials and Microsystems presso RMIT, ha affermato che i tre prototipi funzionali sono stati progettati per fornire le caratteristiche chiave della capacità di rilevamento della pelle in forma elettronica.
Con un ulteriore sviluppo, la pelle artificiale estensibile potrebbe anche essere un’opzione futura per innesti cutanei non invasivi, dove l’approccio tradizionale non è praticabile o non funziona.
“Abbiamo bisogno di ulteriori sviluppi per integrare questa tecnologia nelle applicazioni biomediche, ma i fondamenti – biocompatibilità, elasticità simile alla pelle – sono già presenti”, ha detto Bhaskaran.

La nuova ricerca, pubblicata su “Advanced Intelligent Systems” e depositata come brevetto provvisorio, combina tre tecnologie precedentemente sperimentate e brevettate dal team.
Elettronica estensibile, che combina materiali di ossido con silicone biocompatibile per fornire elettronica trasparente, indistruttibile e indossabile sottile come un adesivo.
Rivestimenti termoreattivi, ossia rivestimenti automodificanti 1.000 volte più sottili di un capello umano basati su un materiale che si trasforma in risposta al calore.
Memoria che imita il cervello, ossia celle di memoria elettroniche che imitano il modo in cui il cervello utilizza la memoria a lungo termine per richiamare e conservare le informazioni precedenti.
Il prototipo del sensore di pressione combina elettronica estensibile e celle di memoria a lungo termine, il sensore di calore riunisce rivestimenti e memoria reattivi alla temperatura, mentre il sensore del dolore integra tutte e tre le tecnologie.

Il ricercatore Md Ataur Rahman ha affermato che le celle di memoria in ciascun prototipo sono responsabili dell’attivazione di una risposta quando la pressione, il calore o il dolore hanno raggiunto una soglia prestabilita.
“Abbiamo essenzialmente creato i primi somatosensori elettronici, replicando le caratteristiche chiave del complesso sistema del corpo di neuroni, percorsi neurali e recettori che guidano la nostra percezione degli stimoli sensoriali”, ha detto.
“Sebbene alcune tecnologie esistenti abbiano utilizzato segnali elettrici per imitare diversi livelli di dolore, questi nuovi dispositivi possono reagire a pressione meccanica, temperatura e dolore reali e fornire la giusta risposta elettronica.
“Significa che la nostra pelle artificiale conosce la differenza tra toccare delicatamente uno spillo con il dito o pugnalarsi accidentalmente con esso, una distinzione fondamentale che non è mai stata raggiunta prima elettronicamente.”