Un equipo de investigadores de Japón ha desarrollado un material ultra-fino que se adhiere a la piel y contiene componentes electrónicos que monitorean los niveles de oxígeno en la sangre.
En la revista Science Advances, los científicos de la Universidad de Tokio describen la forma en que hicieron su prototipo de “E-skin” de un material delgado, flexible y orgánico que es estable en el aire.
La “E-skin” tiene una película protectora que comprende cinco capas alternas de un material inorgánico llamado oxinitruro de silicio y un material orgánico llamado parileno. Esto protege al sistema electrónico interno del vapor de agua y del aire, consiguiendo así que se alargue la vida útil del dispositivo, pasando de pocas horas, alcanzadas en los diseños anteriores, a días.
En su artículo, los investigadores describen la incorporación de electrodos transparentes en la película sin dañarla. Una vez que se logró esto, crearon diodos poliméricos emisores de luz (PLEDs) y fotodetectores orgánicos utilizando el material.
A continuación, idearon un monitor de nivel de oxígeno en la sangre que se lleva en el dedo. Los PLED verdes y rojos emiten luz al dedo, y un fotodetector detecta la luz reflejada desde el interior del dedo, proporcionando una tasa de oxígeno arterial y el pulso, que se puede visualizar en una pantalla PLED.
La tecnología portátil que controla las funciones del cuerpo es un área creciente de la investigación biomédica. Sin embargo, hay muchos retos que superar, incluyendo el desarrollo de materiales adecuados que sean lo suficientemente delgados y flexibles para que se puedan adherir y permanecen en el cuerpo, y que pueden ser usados de forma cómoda y discreta.
Los materiales de vidrio o plástico que se han desarrollado hasta el momento han sido o demasiado gruesos – en una escala micrométrica – o no lo suficientemente flexibles. Y mientras que los materiales orgánicos logran una delgadez y flexibilidad microscópica adecuada, se degradan rápidamente en el aire.
Material que permite crear “E-skin”con múltiples funcionalidades electrónicas
La “E-skin”, que el autor principal Takao Someya, profesor en el Tokyo’s Graduate School of Engineering, y sus colegas han desarrollado, parece superar muchos de los problemas de los diseños anteriores. Ésta permite la creación de dispositivos electrónicos ultra-delgados y ultra-flexibles que permanecen estables en el aire durante varios días. Los autores señalan:”En combinación con un sustrato elastomérico, tales dispositivos se vuelven altamente flexibles y sostener repetidamente hasta compresión de 60%. Tales extremos en flexibilidad, peso, y capacidad de estiramiento permitieron la creación de e-skins con múltiples funcionalidades electrónicas, tales como sensores y pantallas, que pueden ser llevados en la superficie de la piel humana“.
Los PLED que el equipo creó sólo tenían 3 micrómetros de espesor y su eficacia era seis veces mayor que la reportada anteriormente de los PLED ultrafinos. Esto significa que requieren mucha menos energía y producen mucho menos calor – lo que los hace particularmente adecuados para sujetarlos directamente al cuerpo.
Los investigadores esperan que E-skin dé lugar a la creación de dispositivos que midan y muestren, no sólo la tasa de oxígeno en la sangre y el pulso, sino otras funciones vitales. También sugieren que, “en última instancia, los sensores ópticos orgánicos flexibles se podrían integrar directamente en los órganos para controlar el nivel de oxígeno en sangre durante y después de la cirugía“.
La tecnología E-skin también podría tener aplicaciones fuera de la medicina, como en el atletismo, la aptitud física y las comunicaciones. El Profesor Someya sugiere que tecnología E-skin podría transformar las comunicaciones personales en la misma medida en que lo han hecho los teléfonos móviles: “La llegada de los teléfonos móviles ha cambiado la forma en que nos comunicamos. Si bien estas herramientas de comunicación son cada vez más pequeñas, todavía son discretos dispositivos que tenemos que llevar con nosotros. ¿Cómo sería el mundo si tuviesemos dispistivos que pudieran adherirse a nuestros cuerpos e incluso mostrar nuestras emociones o nuestro nivel de estrés o malestar?“.
El siguiente vídeo muestra cómo un PLED situado en una mano podría mostrar una lectura comprensible.
..Susana Calvo
