En el último año, los médicos e ingenieros han visto un gran éxito al proporcionar a los amputados miembros protésicos altamente controlables. El "Luke Arm" de DEKA, por ejemplo, le da al usuario un control lo suficientemente preciso como para comer con palillos chinos; también es el primer brazo biónico aprobado por la FDA.
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Pero la comunicación con estas extremidades artificiales es algo así como una calle de sentido único. Los usuarios pueden controlar los brazos, las manos y los pies a través de conexiones cuidadosamente diseñadas con los nervios y músculos existentes, pero no obtienen una respuesta inmediata de la extremidad artificial como lo harían a través de la piel real. Eso significa que podrían no saber cuándo algo está muy caliente, extremadamente delicado o a punto de escaparse de su alcance.
A principios de esta semana, investigadores de la Universidad Nacional de Seúl y la startup MC10 de wearables con sede en Cambridge, Massachusetts, revelaron su solución: un polímero cargado de sensores diseñado para estirarse y sentirse como una piel humana real que podría cubrir los dispositivos protésicos y dar a los usuarios una sensación de tacto. en el futuro. El equipo, dirigido por Dae-Hyeong Kim, publicó su investigación en la revista Nature Communications .
La innovación clave aquí es la flexibilidad, tanto en términos de destreza física como de rango de sensaciones. A diferencia de los sensores utilizados en esfuerzos anteriores, los Kim pueden moverse y estirarse como la piel. Tiras finas de oro y silicona incrustadas en un polímero, llamado elastómero, alcanzan hasta 400 sensores por milímetro cuadrado. Las tiras se tejen en una red, lo que permite que el material se estire con un riesgo mínimo de fractura. Una red de electrodos estirables simula nervios. Juntos, los sensores pueden detectar temperatura, humedad, presión y tensión física.
Sin embargo, no todas las partes del material se extienden por igual, ya que los investigadores querían igualar su flexión con variaciones inherentes en todo el cuerpo. "Algunas partes de la mano se estiran solo varios por ciento, mientras que otras partes [se estiran] más del 20 por ciento", explicó Kim a LiveScience . Al mismo tiempo, diferentes áreas del cuerpo tienen más o menos flexión; Por ejemplo, la piel sobre la rodilla es más flexible que la de una mano. Pequeños calentadores dentro del polímero le dan el calor de la piel humana.
Gracias a su diseño tejido, la nueva piel inteligente puede flexionarse sin romperse. (Cortesía de Kim, et. Al / Nature Communications) Si bien el proyecto es alentador, los expertos dicen que aún está lejos de ser procesable. "Esta demostración de prueba de concepto es interesante, pero queda mucho trabajo por hacer para demostrar la robustez y el rendimiento necesarios para traducir este dispositivo a manos protésicas utilizables", Dustin Tyler, profesor de ingeniería biomédica en Case Western Reserve Universidad que se especializa en interfaces neuronales, dijo a MIT Technology Review .
Específicamente, el equipo debe encontrar una manera de conectar la piel con el sistema nervioso central de un humano, permitiéndole experimentar las sensaciones que proporciona. El prototipo interactúa con el sistema nervioso de una rata a través de una serie de nanocables de platino tratados para prevenir la inflamación. Hasta ahora, los investigadores han demostrado con éxito que la piel puede desencadenar la corteza sensorial de una rata, pero no pueden decir qué sentidos se están activando. Tendrán que pasar a las pruebas en animales más grandes a continuación, antes de aventurarse en ensayos en humanos.
El trabajo de Kim tiene una ventaja conceptual sobre los esfuerzos anteriores, que generalmente transmiten un sentido a la vez. Por ejemplo, el año pasado, Tyler y sus colegas del Centro Médico de Asuntos de Veteranos de Cleveland pudieron transmitir el sentido del tacto a través de 20 sensores en una mano protésica conectando el dispositivo a haces nerviosos. Y a principios de este año, los investigadores del Instituto Federal Suizo de Tecnología utilizaron un método similar para permitir que un amputado distinguiera la forma de los objetos a través del tacto. Mientras tanto, un equipo de la Universidad Northwestern ha transmitido con éxito sentimientos de temperatura y vibración al usar los músculos existentes como amplificadores sensoriales.
Kim y su equipo patentaron su diseño, pero en este momento no tienen una línea de tiempo para lanzar la piel artificial al público.
