Científicos de la Universidad de Stanford (Estados Unidos) han creado una “piel” artificial de plástico para prótesis que podría ayudar a millones de personas en el mundo que las usan a recuperar las sensaciones en las extremidades, y es que puede detectar lo fuerte que se le está siendo presionado y generar una señal eléctrica para enviar esa información sensorial directamente a una célula viva cerebral.
El trabajo que, ha sido publicado en un artículo en la revista Science, detalla como el Grupo de Investigación de Zhenan Bao, profesora de Ingeniería Química en Stanford, ha pasado una década tratando de desarrollar un material que imite la capacidad de la piel de flexionarse y curarse. “Ésta es la primera vez que un material flexible similar a la piel puede detectar la presión y transmitir una señal a un componente del sistema nervioso”, destaca Bao, quien dirigió el equipo de investigación formado por 17 personas responsable de realizar esta piel artificial.
El trabajo de Bao, da un paso más hacia su objetivo, y es que replica un aspecto del tacto, como es el mecanismo sensorial que permite distinguir la diferencia de presión entre un apretón de manos débil y un agarre firme.
El núcleo de la técnica es una construcción de plástico de dos capas: la capa superior crea un mecanismo de detección y la capa inferior actúa como el circuito para transportar señales eléctricas y traducirlas en los estímulos bioquímicos compatibles con las células nerviosas. La capa superior en el nuevo trabajo cuenta con un sensor que puede detectar presión en el mismo rango que la piel humana, desde un ligero toque con los dedos hasta un firme apretón de manos.
El equipo de Bao ha estado desarrollando electrónica flexible que pueda doblarse sin romperse. Para este proyecto, estos expertos trabajaron con investigadores de PARC, una compañía de Xerox. Cubrir una superficie grande es importante para fabricar piel artificial práctica y la colaboración con PARC ofreció esa posibilidad.
Por último, el equipo tuvo que probar que la señal electrónica podría ser reconocida por una neurona biológica y lo hizo mediante la adaptación de una técnica desarrollada por Karl Deisseroth, profesor de Bioingeniería en Stanford que fue pionero en un campo que combina la genética y la óptica, llamada optogenética. Investigadores diseñaron células para que fueran sensibles a frecuencias de luz específicas y a continuación utilizaron pulsos de luz para cambiar las células, o los procesos que se producen dentro, a apagado o encendido.
Para este experimento, los miembros del equipo fabricaron una línea de neuronas para simular una parte del sistema nervioso humano. Ellos tradujeron las señales de presión electrónicas de la piel artificial en impulsos de luz, que activaron las neuronas, lo que demostró que la piel artificial podría generar una salida sensorial compatible con las células nerviosas.
Se empleó la optogenética solamente como una prueba experimental de concepto, según Bao, y otros métodos de estimulación de los nervios son susceptibles de emplearse en dispositivos protésicos reales. El equipo de Bao ya ha trabajado con Bianxiao Cui, profesor asociado de Química en Stanford, para demostrar que la estimulación directa de las neuronas con pulsos eléctricos es posible.
Ahora, estos expertos prevén desarrollar diferentes sensores para replicar, por ejemplo, la capacidad de distinguir la pana de la seda o un vaso de agua fría de una taza de café caliente, algo que saben que llevará tiempo. Hay seis tipos de mecanismos de detección biológica en la mano del hombre y el experimento que se describe en Science informa tan sólo de uno de ellos.
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