Nell'ultimo anno, i medici e gli ingegneri hanno riscontrato un grande successo nel fornire agli amputati arti protesici altamente controllabili. Il "Luke Arm" di DEKA, ad esempio, offre a chi lo indossa un controllo abbastanza preciso da poter mangiare con le bacchette: è anche il primo braccio bionico approvato dalla FDA.
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Ma la comunicazione con questi arti artificiali è una specie di strada a senso unico. Gli utenti possono controllare braccia, mani e piedi attraverso connessioni attentamente progettate con nervi e muscoli esistenti, ma non ottengono un feedback pronto dall'arto artificiale come farebbero attraverso la pelle reale. Ciò significa che potrebbero non sapere quando qualcosa è bollente, estremamente delicato o in procinto di sfuggire alla loro presa.
All'inizio di questa settimana, i ricercatori della Seoul National University e della startup MC10 di indossabili con sede a Cambridge, nel Massachusetts, hanno presentato la loro soluzione: un polimero carico di sensori progettato per allungare e sembrare una vera pelle umana in grado di coprire i dispositivi protesici e dare agli utenti un senso del tatto nel futuro. Il team, guidato da Dae-Hyeong Kim, ha pubblicato le sue ricerche sulla rivista Nature Communications .
Qui l'innovazione chiave è la flessibilità, sia in termini di destrezza fisica che di gamma di sensazioni. A differenza dei sensori utilizzati negli sforzi precedenti, Kim è in grado di muoversi e allungarsi come la pelle. Sottili strisce di oro e silicone incorporate in un polimero, chiamato elastomero, ammontano a un massimo di 400 sensori per millimetro quadrato. Le strisce sono intessute in un reticolo, che consente al materiale di allungarsi con il minimo rischio di fratture. Una rete di elettrodi estensibili simula i nervi. Insieme, i sensori possono rilevare temperatura, umidità, pressione e sforzo fisico.
Non ogni parte del materiale si estende allo stesso modo, tuttavia, poiché i ricercatori hanno voluto abbinare il suo flex con le variazioni inerenti a tutto il corpo. "Alcune parti della mano si estendono solo di diversi percento, mentre altre parti [allungano] di oltre il 20 percento", ha spiegato Kim a LiveScience . Allo stesso tempo, diverse aree del corpo hanno più o meno flessibilità; per esempio, la pelle sopra un ginocchio è più flessibile di quella di una mano. Piccoli riscaldatori all'interno del polimero gli danno il calore della pelle umana.
Grazie al suo design intrecciato, la nuova skin intelligente può flettersi senza strapparsi. (Per gentile concessione di Kim, et. Al / Nature Communications) Mentre il progetto è incoraggiante, gli esperti sostengono che non è ancora utilizzabile. "Questa dimostrazione di prove concettuali è interessante, ma resta ancora molto da fare per dimostrare la robustezza e le prestazioni necessarie per tradurre questo dispositivo in mani protesiche utilizzabili", Dustin Tyler, professore di ingegneria biomedica presso Case Western Reserve L'università specializzata in interfacce neurali, ha dichiarato al MIT Technology Review .
In particolare, il team deve trovare un modo per collegare la pelle al sistema nervoso centrale di un essere umano, permettendogli di provare le sensazioni che fornisce. Il prototipo interagisce con il sistema nervoso di un ratto attraverso una serie di nanofili di platino trattati per prevenire l'infiammazione. Finora, i ricercatori hanno dimostrato con successo che la pelle può innescare la corteccia sensoriale di un ratto, ma non è in grado di dire quali sensi vengono attivati. Dovranno poi passare ai test su animali più grandi, prima di avventurarsi in prove umane.
Il lavoro di Kim ha un vantaggio concettuale sugli sforzi precedenti, che generalmente trasmettono un senso alla volta. Ad esempio, l'anno scorso, Tyler e colleghi del Cleveland Veterans Affairs Medical Center sono stati in grado di trasmettere il senso del tocco attraverso 20 sensori in una mano protesica collegando il dispositivo ai fasci nervosi. E all'inizio di quest'anno, i ricercatori dell'Istituto Federale Svizzero di Tecnologia hanno utilizzato un metodo simile per consentire a un amputato di distinguere la forma degli oggetti attraverso il tocco. Nel frattempo, un team della Northwestern University ha trasmesso con successo sensazioni di temperatura e vibrazioni utilizzando i muscoli esistenti come amplificatori sensoriali.
Kim e il suo team hanno brevettato il loro design, ma a questo punto non hanno una linea temporale per il rilascio della pelle artificiale al pubblico.
