Piel artificial capaz de notar heridas

Cuando alguien se golpea el brazo contra una pared, no solo siente dolor sino que también puede aparecerle un arañazo en la piel al momento. El arañazo es una marca clara y objetiva de que en ese punto del cuerpo se ha producido un daño. Los robots y las prótesis robotizadas para personas no sienten dolor pero además tampoco cuentan con señales de advertencia comparables a los arañazos, lo que aumenta el riesgo de que ante una acción que está dañando al robot o a la prótesis robótica, el sistema tarde demasiado en percatarse de ello y los daños sean mucho mayores.

Ahora, unos investigadores han desarrollado una piel artificial que detecta la fuerza a través de señales iónicas y que también cambia desde el color amarillo al púrpura, como simulando un moretón o hematoma, proporcionando así una señal visual clara de que se ha producido un daño.

Hay ya bastantes pieles electrónicas que pueden percibir estímulos a través de la transmisión de electrones. Sin embargo, estos conductores eléctricos no siempre son biocompatibles, lo que puede limitar su uso en algunos tipos de prótesis. En cambio, las pieles iónicas utilizan iones como portadores de carga, de forma similar a lo que ocurre en la piel humana. Estos hidrogeles conductores iónicos tienen mayor transparencia, elasticidad y biocompatibilidad que las pieles electrónicas convencionales.

Un equipo de la Universidad China de Hong Kong, que incluye a Qi Zhang, Shiping Zhu y Wenlian Qiu, se propuso crear una piel iónica que, además de registrar cambios en la señal eléctrica cuando se le aplicase una fuerza mecánica, también pudiera cambiar de color para imitar los hematomas humanos.

Los investigadores fabricaron un organohidrogel iónico que contenía una sustancia, llamada espiropirano, que cambia de color de amarillo pálido a púrpura azulado bajo tensión mecánica. En las pruebas, el gel mostraba cambios de color y de conductividad eléctrica al ser estirado o comprimido, y el color púrpura se mantenía entre 2 y 5 horas antes de volver a ser amarillo. A continuación, el equipo pegó la piel iónica a diferentes partes del cuerpo de voluntarios, como el dedo, la mano y la rodilla. Doblar o estirar la piel iónica provocaba un cambio en la señal eléctrica, pero no un hematoma, al igual que ocurre con la piel humana. Sin embargo, las presiones, golpes y pellizcos fuertes y repetidos produjeron un cambio de color.

Un parche de piel artificial adherido a la rodilla de una persona desarrolla un "hematoma", la mancha de color morado, cuando se golpea con fuerza contra un mueble. (Fotos: Adaptado de ACS Applied Materials & Interfaces 2021, DOI: 10.1021/acsami.1c04911)

Esta nueva piel iónica, que reacciona como la piel humana en términos de señalización eléctrica y óptica, abre nuevas oportunidades para la detección inmediata de daños en robots y prótesis robotizadas.

El equipo de investigación y desarrollo ha publicado los detalles técnicos de esta piel iónica en la revista académica ACS Applied Materials & Interfaces, con el título “Colorimetric Ionic Organohydrogels Mimicking Human Skin for Mechanical Stimuli Sensing and Injury Visualization”. (Fuente: NCYT de Amazings)