Cómo dar una sensación real a las manos falsas

La mano humana tiene 17.000 sensores táctiles que nos ayudan a recoger cosas y conectarnos con el mundo físico. Una mano o pie protésico no tiene sensación en absoluto.

Zhenan Bao espera cambiar eso envolviendo prótesis con piel electrónica que puede sentir la presión, sanar cuando se corta y procesar datos sensoriales. Es un paso crítico hacia las prótesis que algún día podrían conectarse al sistema nervioso para brindar un sentido del tacto. Incluso antes de que eso sea posible, la piel electrónica suave pero adherente permitiría a las víctimas de amputaciones y quemaduras realizar tareas más cotidianas, como recoger objetos delicados, y posiblemente ayudaría a aliviar el dolor del miembro fantasma.

Esta historia fue parte de nuestra edición de septiembre de 2016

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Para imitar y, en cierto modo, superar las capacidades de la piel de las manos humanas, Bao se está replanteando lo que puede ser un material electrónico. La piel electrónica no solo debe ser sensible a la presión, sino también liviana, duradera, elástica, flexible y autorreparable, como la piel real. También debería ser relativamente económico fabricarlo en láminas grandes para envolver prótesis. Los materiales electrónicos tradicionales no son ninguna de estas cosas.

Bao (un Revisión de tecnología del MIT Innovadora menor de 35 años en 2003) ha estado trabajando en la piel electrónica desde 2010. Ha tenido que crear nuevas recetas químicas para cada componente electrónico, reemplazando materiales rígidos como el silicio con moléculas orgánicas flexibles, polímeros y nanomateriales.

Zhenanbao

El grupo de Bao usa materiales de caucho elástico que son similares a la piel humana en la forma en que dan y se recuperan. A veces, su equipo mezcla materiales electrónicos con la goma; otras veces construyen encima de él. Para hacer un sensor táctil, los investigadores mezclan carbón que es eléctricamente conductor. El voltaje a través de esta lámina de goma conductora cambia cuando se presiona el material. El grupo de Bao descubrió que cubrir estos sensores táctiles con un patrón de pirámides a microescala mejora su sensibilidad táctil, al igual que lo hacen las espirales de nuestras huellas dactilares. Dependiendo del diseño, estos sensores pueden ser al menos tan sensibles como la piel de nuestras manos. Su grupo también imprime transistores, cables eléctricos y otros componentes en las pieles de goma para hacer circuitos elásticos que podrían procesar datos de sensores táctiles en una mano protésica.

A la izquierda, se puede usar un aerógrafo cargado con tinta de nanopartículas de plata para imprimir contactos y cables eléctricos a través de una plantilla.

A la derecha, a través de un microscopio, se ven pequeñas pirámides en un sensor táctil. Estas características de 50 micrómetros de ancho mejoran la sensibilidad, al igual que las crestas de nuestras huellas dactilares.

A la izquierda, se puede usar un aerógrafo cargado con tinta de nanopartículas de plata para imprimir contactos y cables eléctricos a través de una plantilla.

A la derecha, a través de un microscopio, se ven pequeñas pirámides en un sensor táctil. Estas características de 50 micrómetros de ancho mejoran la sensibilidad, al igual que las crestas de nuestras huellas dactilares.

Cada punta de los dedos de esta mano con pantalla de madera está equipada con un sensor táctil elástico conectado a cables eléctricos que llevan datos a un centro de control electrónico flexible en la palma.

Ahora Bao está trabajando en materiales más extraños. Un polímero que desarrolló es mucho más elástico que la piel humana: se puede estirar hasta 100 veces su longitud normal sin romperse. Este material también se cura cuando se corta, sin ningún tipo de calor u otro desencadenante. Y puede actuar como un músculo artificial débil, expandiéndose y contrayéndose cuando se aplica un campo eléctrico.

Con los materiales y diseños básicos en su lugar, está trabajando en semiconductores y otros materiales electrónicos que tienen la misma capacidad de curación y estiramiento. Pero reinventar los materiales electrónicos no será suficiente: los datos de estas pieles artificiales deben enviarse al sistema nervioso en un formato que el cuerpo pueda entender. El grupo de Bao ahora está trabajando en diseños de circuitos que enviarán señales al sistema nervioso, para que algún día las pieles electrónicas no solo ayuden a los amputados a recuperar la destreza, sino que también les permitan sentir el toque de sus seres queridos.

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