La piel humana contiene mecanorreceptores que pueden hacer sentir el roce de una mariposa o el calor o el frío de un objeto cercano, por poner solo unos ejemplos. Si bien se ha logrado en los últimos años fabricar piel electrónica artificial, hasta el momento está no podía comunicarse directamente con el cerebro. Precisamente, investigadores de la Universidad de Stanford (EEUU) han conseguido generar circuitos integrados suaves en dicha piel artificial que convierten la presión o la temperatura detectada en señales eléctricas similares a los impulsos nerviosos para la comunicación cerebral. A diferencia de los intentos anteriores, esta nueva piel electrónica utiliza circuitos integrados suaves para convertir la información sensorial, en señales eléctricas similares a los impulsos nerviosos.

"Llevamos tiempo trabajando en un e-skin monolítico. El obstáculo no era tanto encontrar mecanismos para imitar las notables habilidades sensoriales del tacto humano, sino unirlos, utilizando solo materiales similares a la piel", explicó Zhenan Bao, profesor de Ingeniería Química de KK Lee y autor principal del estudio publicado en ´Science´.

"Gran parte de ese desafío se redujo al avance de los materiales electrónicos similares a la piel para que puedan incorporarse en circuitos integrados con la complejidad suficiente para generar trenes de pulsos similares a los de los nervios y un voltaje operativo lo suficientemente bajo como para usarse de manera segura en el cuerpo humano", señaló, por su parte, Weichen Wang, candidato a doctorado en el laboratorio de Bao, y primer autor del trabajo.

Capas de tecnología

El objetivo de esta trabajo fue desarrollar un circuito integrado suave que pudiera imitar el mecanismo de los receptores sensoriales y funcionar de manera eficiente a bajo voltaje. Desafortunadamente, los primeros intentos de Wang exigieron más de 30 voltios o más y no pudieron lograr suficiente funcionalidad del circuito. "Esta nueva piel electrónica funciona con solo 5 voltios y puede detectar estímulos similares a la piel real", señaló el autor del trabajo.

El equipo inventó una estructura dieléctrica de tres capas que ayudó a aumentar la movilidad de los portadores de carga eléctrica 30 veces en comparación con un dieléctrico de una sola capa, lo que permitió que los circuitos funcionaran a bajo voltaje. Curiosamente, una de las capas es de nitrilo, el mismo caucho que se usa en los guantes quirúrgicos. La mayor parte de la piel electrónica está hecha de muchas capas de materiales similares a la piel. Integradas en cada capa hay redes de nanoestructuras orgánicas que transmiten señales eléctricas incluso cuando están estiradas. Estas redes se pueden diseñar para detectar presión, temperatura, tensión y productos químicos.

El sistema es el primero en combinar la detección y todas las características eléctricas y mecánicas deseadas de la piel humana en una forma suave y duradera que podría usarse en pieles protésicas de próxima generación e innovadoras interfaces hombre-máquina para proporcionar un sentido del tacto similar al humano. .

Su prototipo completo, Bao, Wang y el equipo ahora se embarcan en una mayor complejidad y escalabilidad de su tecnología, agregando funcionalidad inalámbrica y formas de interactuar con el cerebro y la periferia del cuerpo.

La piel artificial será fundamental para las prótesis de la nueva era que no solo restauran el movimiento y las funciones, como agarrar, sino que también brindan retroalimentación sensorial (propiocepción) que ayuda al usuario a controlar el dispositivo con precisión.