Ingeniería médica | Crean piel artificial sensible al tacto
Ingenieros de la Universidad de Stanford (EE.UU.) han desarrollado un sensor de plástico, pensado para las prótesis de los amputados, capaz de transmitir a las células nerviosas la presión que se ejerce sobre ellas, lo que podría revolucionar el mundo de la ortopedia. El hallazgo se publica en el último número de la revista Science
Sensor de plástico capaz de transmitir a las células nerviosas la presión que se ejerce sobre las prótesis. Fotografía de Bao Lab
El diseño de miembros artificiales tiene 2 retos por delante que la Ciencia intenta superar. Por una parte, poder controlarlos a voluntad y que el cerebro dé órdenes precisas a un brazo o pierna robótico y, por otra parte, que ese frío miembro de repuesto sea capaz de sentir y utilizar el sentido del tacto como lo haría el original. Este último desafío está un poco más cerca después de que un equipo de 17 ingenieros de la Universidad norteamericana de Stanford haya desarrollado un nuevo sensor montado sobre una lámina de plástico similar a la piel capaz de detectar la presión que se ejerce sobre él y transmitir esa información a las células del cerebro.
Según describen loa autores en un artículo en el nuevo número de la revista Science, la clave reside en las dos capas que conforman esa nueva “piel”. La superior contiene el sensor y la de abajo el circuito eléctrico para transformar esa señal en un pulso eléctrico que el cerebro pueda comprender. La primera capa intenta imitar la forma en la que la piel humana percibe la presión, es decir, si es un leve roce a modo de caricia o estamos apretando con fuerza cuando nos saludamos, por ejemplo. Después la otra capa de material transmite esa información en una señal eléctrica similar al código Morse. Entre ambas capas existen miles de millones de nanotubos, con la fuerza con la que se aprieta, estos nanotubos se comprimen y fluye más electricidad conforme más fuerza se ejerce sobre la superficie.
Otro punto importante en la investigación es que el circuito y el sensor están impresos en el plástico, lo que permite generar grandes superficies de piel para cubrir todo el brazo o la pierna de forma relativamente sencilla.
Optogenética
Para que las neuronas reconozcan la señal eléctrica que envían la dupla sensor/circuito, los investigadores han adaptado la técnica desarrollada por otro colega de Stanford, Karl Deisseroth, que combina óptica y la genética, bajo el concepto de optogenética. Básicamente ese pulso eléctrico se convierte en señal luminosa ante la que las neuronas son capaces de reaccionar. En este caso, la prueba se ha hecho sobre una línea de neuronas de roedor, pero pronto el sensor actuará sobre fibras nerviosas reales de un barzo o pierna humanos.
Alex Chortos, uno de los ingenieros que trabaja en el equipo que hay detrás de esta investigación, explica en declaraciones a EFEFUTURO, que “creemos que esta aproximación hacia algo que reproduzca las sensaciones de la piel humana hará mucho más naturales y eficaces las prótesis. Nuestro objetivo es restaurar el sentido del tacto, algo que estas personas necesitan”.
Conectado a la pierna o el brazo
Chortos confirma que “en breve conectaremos el dispositivo directamente a los nervios de la pierna o el brazo mediante cables. Puesto que no lo hemos probado aún directamente en mamíferos, no sabemos si la sensación será exactamente la misma que experimenta cualquier persona a través de su piel, pero hemos reproducido la misma forma en que se transmite las señales eléctricas de manera natural, así que esperamos una sensación muy real”, añade.
No obstante, el equipo que lidera la profesora de ingeniería química Zhenan Bao, trabaja en el desarrollo de otros sensores que completen el sentido del tacto en un miembro artificial, por ejemplo que puedan distinguir el calor del frío o la textura. Según describen los autores, existen 6 tipos de señales biológicas que proporcionan información sobre lo que tocamos con la mano y la presión es sólo una de ellas.
En otro artículo en Science, los ingenieros Polina Anikeeva y Ryan Koppes, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y la Universidad Northeastern de Boston valoran como expertos ajenos a la investigación el avance que supone el trabajo llevado a cabo en Stanford.
En declaraciones a esta agencia de noticias, Koppes asegura que “hemos observado un crecimiento exponencial en el desarrollo de la robótica hacia tecnologías que imitan los movimientos de las partes del cuerpo humano en las últimas décadas, pero hasta hace muy poco no se habían hecho grandes progresos en la integración de la biología y la ortopedia. En los próximos diez años, el desarrollo tecnológico experimentará un gran salto en la unión del control de movimientos con la sensación táctil, lo que conducirá a una íntima relación entre los restos de tejidos que quedan en la extremidad -hueso, músculo y fibras nerviosas- y la prótesis. El trabajo del equipo de Bao y Tee y sus colaboradores supone un paso importante en esa dirección”.