Stefano Sergente
Un gruppo di ricercatori dell’Istituto di Fisica dello Stato Solido della TU Graz (Austria), ha creato una “pelle smart” artificiale che assomiglia molto a quella umana.
Questa pelle è in grado di percepire pressione, umidità e temperatura, per poi trasformare queste informazioni in segnali elettronici: una scoperta dalle numerose potenzialità e applicazioni, che potrebbe portare non solo a robot più sensibili, ma anche a protesi ben più avanzate.
Da Cyberpunk alla vita reale
Il nuovo sensazionale materiale che vi illustreremo in seguito ci ricorda molto la narrazione di Cyberpunk 2077, seguendo il filone della “Fashionware” nel gioco è riportato apertamente come gli abitanti di NightCity utilizzino delle modifiche corporee dal basso impatto per migliorare il loro aspetto e alcune funzionalità; ad esempio il biomonitor che permette di tenere in costante aggiornamento i propri device con i dati su battito, flusso sanguigno, ossigenazione e tanti altri fattori.
Un altro aspetto interessante della fashionware sono le ChemSkins, coloranti che si strofinano come vernice sulla pelle e cambiano l’aspetto di chi li utilizza a seconda di diversi fattori, come l’incidenza di luce o al semplice click di un pulsante grazie a delle nanotecnologie, oppure possono cambiare in base allo stato d’animo.
Questi due aspetti sono solo alcuni dei tanti presenti nel gioco di ruolo e nel videogioco, ma se pensate che siano pura fantascienza vi sbagliate, i ricercatori stanno facendo passi da giganti e il nuovo tipo di pelle sintetica multistrato ci si avvicina parecchio.
La pelle artificiale è più sensibile di quella umana
Attualmente, le protesi non possono fornire all’utente sensazioni complesse come la consistenza o il dolore. Tuttavia, una recente scoperta della Johns Hopkins School of Medicine ha mostrato che uno strato di pelle sintetica, se applicato su una mano artificiale, può trasmettere sensazioni di dolore all’utente. Certo, il dolore può essere sgradevole, ma è una sensazione estremamente importante per la sopravvivenza umana: la pelle – che fornisce costantemente informazioni su umidità, temperatura e pressione – è il nostro più grande organo sensoriale.
“Il dolore aiuta a proteggere il nostro corpo dai danni, dandoci la sensazione che qualcosa possa essere dannoso, come il bordo affilato di un coltello […] Per una protesi non esiste il concetto di dolore, il che la espone alla possibilità di danni. Abbiamo trovato un modo per fornire sensazioni di dolore in modo significativo sia alla protesi che all’utente amputato”. Lo ha dichiarato Luke Osborn ai microfoni di Gizmodo, coautore della ricerca e studente laureato alla Johns Hopkins University presso il Dipartimento di Ingegneria Biomedica.
La pelle “smart” che rivoluzionerà le protesi e il mondo della robotica
“Sentiamo il dolore attraverso i recettori della pelle. Abbiamo i cosiddetti meccanorecettori che inviano al cervello informazioni su tutto ciò che tocchiamo. È per questo che possiamo sentire cose come la pressione o la consistenza. I nocicettori, invece, trasmettono le sensazioni di dolore quando tocchiamo qualcosa di appuntito o abbiamo un taglio. Abbiamo costruito un derma elettronico multistrato, o e-dermis, che cerca di imitare il comportamento di questi diversi recettori”.
Come suggerisce Osborn, la pelle intelligente potrebbe replicare queste funzioni, monitorando i segnali fisiologici del corpo umano, come la respirazione, il polso e la temperatura, e persino rilevare il livello di disidratazione. Oltre alle protesi artificiali, questa pelle smart potrebbe essere utilizzata per rendere ancora più avanzati anche i robot intelligenti, oppure per perfezionare le interazioni uomo-macchina, migliorando così la salute delle persone e prolungando la loro vita.
Anche per Anna Maria Coclite, ricercatrice presso l’Istituto di Fisica dello Stato Solido della TU Graz che ha prodotto una pelle artificiale, un materiale con tali proprietà multisensoriali è: “Una sorta di ‘Santo Graal’ nella tecnologia dei materiali artificiali intelligenti. In particolare, la robotica e le protesi intelligenti trarrebbero vantaggio da un sistema di rilevamento meglio integrato e più preciso, simile alla pelle umana”.
Con il suo team, Coclite è riuscita a utilizzare un processo innovativo per sviluppare una pelle intelligente con tre materiali ibridi, mostrando la prossima generazione di pelle artificiale ed elettronica: il risultato di questa ricerca pionieristica è stato pubblicato sulla rivista Advanced Materials Technologies.
Come è fatta la pelle artificiale?
Il team di Coclite ha lavorato duramente allo sviluppo di una pelle intelligente, e dopo sei anni sono riusciti a creare una membrana dotata di 2.000 singoli sensori per millimetro quadrato: un materiale ibrido persino più sensibile di un polpastrello umano. Ciascuno di questi sensori è costituito da una combinazione unica di materiali: il polimero intelligente, sotto forma di idrogel, all’interno è protetto da un guscio di ossido di zinco piezoelettrico.
“L’idrogel è in grado di assorbire acqua e quindi si espande al variare dell’umidità e della temperatura. Così facendo, esercita una pressione sull’ossido di zinco piezoelettrico, che risponde a questa e a tutte le altre sollecitazioni meccaniche con un segnale elettrico […] I primi campioni di pelle artificiale sono sottili sei micrometri, ovvero 0,006 millimetri. Ma potrebbe essere ancora più sottile”.
Come affermano Coclite e Osborn, pur appartenendo a due team di ricerca differenti, le potenzialità di questa nuova tecnologia plasmeranno il nostro futuro, quando e come arriverà, però, per ora non ci è dato saperlo!
Fonte: Gizmodo, LongevityTechnology