In futuro gli orologi saranno più sottili di un capello | e non è fantascienza!

Il concetto di pelle sintetica flessibile con circuiti elettronici incorporati non è nuovo nel campo della scienza medica. Ma ciò che distingue l’ultima innovazione del MIT è che “Electronic Skin” non ha bisogno di alcun sensore o chip dedicato, né di un modulo Bluetooth per comunicare con un hub per l’invio dei dati sanitari.

E.Skin applicato sula mano

I risultati, pubblicati sulla rivista Science, parlano di una pellicola sottile che si attacca alla superficie del corpo come una seconda pelle. La pellicola è costituita da un composto chiamato nitruro di gallio, che ha proprietà piezoelettriche.

In parole povere, un materiale piezoelettrico è un tipo di sostanza che produce una corrente elettrica quando gli viene applicata una pressione. I materiali piezoelettrici hanno un’ampia gamma di applicazioni, dagli smartphone alle immagini a ultrasuoni negli ospedali.

Applicati sulla pelle, questi sensori piezoelettrici bidirezionali possono essere utilizzati per rilevare biomarcatori vitali e possono anche essere impiegati per inviare pacchetti di dati, senza il bisogno di una connessione wireless o di un chip di biosensing.

L’E-Skin cambia le regole del gioco

Il team del MIT dietro l’idea dell’E-Skin sostiene che un array di sensori piezoelettrici può essere utilizzato per l’analisi del battito cardiaco, la valutazione dei parametri del sudore e persino il rilevamento dell’esposizione ai raggi ultravioletti.

I ricercatori hanno preso dei campioni di nitruro di gallio e li ha incollati a uno strato conduttore d’oro per aumentare la resa del segnale elettrico. Il team ha scoperto che l’array piezoelettrico vibrava in seguito all’impulso sotto la pelle.

Inoltre, l’E-Skin è risultata sensibile alla concentrazione di sale nel sudore di una persona. Si sta lavorando anche su un metodo non invasivo per rilevare la concentrazione di zucchero nel sangue. Il nuovo approccio del MIT all’impiego di materiali piezoelettrici può aprire la strada in molti modi.

La vibrazione del materiale piezoelettrico crea un segnale elettrico che può essere rilevato da un ricevitore nelle vicinanze. In futuro, il dispositivo ricevitore potrebbe essere uno smartphone o persino la fascia fitness al polso. L’aspetto davvero notevole è che l’electronic skin è stata in grado di raccogliere dati e trasmetterli a un ricevitore senza alcun chip dedicato, senza nemmeno il bisogno di una batteria che lo alimentasse.

Modello di come funziona l'E.Skin

Prospettive future

L’équipe propone l’idea che le vibrazioni prodotte attraverso la pellicola possano essere utilizzate come indicatore della frequenza cardiaca, soprattutto quando le pulsazioni aumentano. Proprio come la variazione della frequenza cardiaca, la pellicola è sensibile anche ai cambiamenti nella chimica del sudore e al livello di esposizione della pelle ai raggi ultravioletti.

L’aspetto davvero notevole è che l’E-Skin creata ha uno spessore di soli 250 nanometri, circa 100 volte più sottile di un capello umano.

Jeehwan Kim, del Research Laboratory of Electronics, ha osservato che “si potrebbe applicare sul corpo come una benda e, abbinato a un lettore wireless sul cellulare, si potrebbero monitorare in modalità wireless le pulsazioni, il sudore e altri segnali biologici“.

Maggiore versatilità, meno problemi

L’E-Skin può essere facilmente personalizzata con un altro tipo di membrana che rileva gli ioni e che è sensibile ad altre sostanze chimiche, come il glucosio e il cortisolo presenti nel sudore.

Abbiamo mostrato il rilevamento del sodio, ma se si cambia la membrana di rilevamento, si può rilevare qualsiasi biomarcatore target“, aggiunge il coautore dell’articolo, Jun Min Suh.

Nel 2018, un team dell’Università di Stanford ha presentato un dispositivo indossabile in grado di misurare i livelli di cortisolo nel sudore e di analizzare i livelli di stress. Inoltre, una ricerca dell’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, in Francia, ha rivelato che il cortisolo può essere utilizzato come biomarcatore per il trattamento di condizioni come il burnout e l’obesità.

Un altro vantaggio fondamentale è che l’E-Skin è flessibile e per niente ingombrante. Infatti dormire con smartwatch che monitora la frequenza cardiaca, non è molto comodo. Inoltre, il tracciamento del sonno unito al monitoraggio della frequenza cardiaca è piuttosto dispendioso per la batteria di uno smartwatch.

E.Skin tenuta tra le dita

Le funzionalità dell’E-Skin presentano una grandissima opportunità per il mondo della medicina e del benessere della persona. Dal potenziale per i tatuaggi che monitorano la salute alla pelle sintetica che può guarire i propri lividi. Le potenzialità del’ electronic skin sono quasi infinite.