Investigadores de la Universidad Kaust en Arabia Saudí han desarrollado una plataforma que imita las funciones sensoriales de la piel humana. Bautizada como Paper Skin, se trata del primer dispositivo de este tipo de bajo coste fabricado con materiales domésticos comúnmente disponibles, como los posits, papel de aluminio, esponjas o cinta adhesiva. La herramienta aprovecha la diversidad de propiedades de estos materiales para detectar de forma simultánea los signos vitales tanto de su portador como del entorno circundante.
La piel humana puede sentir al mismo tiempo la presión, temperatura, humedad, y corrientes. Estas capacidades han servido de inspiración para pieles artificiales para víctimas de quemaduras y de ácido. Los científicos han desarrollado diferentes materiales que usualmente llevan procesos muy complejos y costosos de manufactura para imitar estas capacidades. El “papel piel” multisensorial integra funciones de detección en tiempo real diseñadas para imitar la piel humana. El equipo utilizó objetos cotidianos de cocina, incluyendo notas adhesivas para detectar humedad, esponjas y toallitas para detectar la presión y papel aluminio para detectar el movimiento.
La coloración de una nota adhesiva con un lápiz permitió al papel detectar los niveles de acidez, y usaron papel aluminio junto con tinta conductora de plata para detectar diferentes temperaturas. Los materiales se ponen juntos en una plataforma basada en papel, que después se conecta a un dispositivo para controlar los cambios en la conductividad eléctrica de acuerdo con el estímulo externo. Muhammad Mustafa Hussain, profesor asociado del Laboratorio de Nanotecnología Integrado, KAUST dijo: “Este trabajo tiene el potencial de revolucionar la industria de la electrónica y abre la puerta a la comercialización de dispositivos de detección asequibles de alto rendimiento”. El equipo incorporará capacidades inalámbricas en la piel de papel y llevará a cabo pruebas para evaluar cuánto tiempo duran cuando se someten a flexión severa.
Mezcla de propiedades diversas
La piel y el pelo humano pueden sentir al mismo tiempo la presión, temperatura o humedad, lo que sirve de inspiración para aplicaciones que buscan crear piel artificial para víctimas de quemaduras, o para el campo de la robótica y la tecnología vehicular. Sin embargo, la investigación en este sentido hasta ahora ha pasado por el uso de materiales o procesos algo costosos. Métodos medianamente baratos, como la funcionalización química o la impresión de inyección, han demostrado funcionalidades limitadas, por lo que la rentabilidad también es baja.
El equipo del KAUST utiliza las multifuncionales notas adhesivas para detectar la humedad, esponjas y toallitas para medir la presión y papel de aluminio para calcular el movimiento. Pintando un pósit con un lápiz HB registra los niveles de pH, y con papel de aluminio y tinta metálica conductora las diferencias de temperatura. Todos los materiales se colocan sobre una plataforma de papel que se conecta a un dispositivo que detecta cambios en la conductividad eléctrica en función de estímulos externos.
De esta forma, si los niveles de humedad son altos, se incrementa la capacidad del sensor para almacenar una carga eléctrica. Exponerlo a una solución ácida aumenta su resistencia, consiguiendo el efecto contrario con una solución alcalina. Por contra, no se detectan cambios de voltaje con los cambios de temperatura.
Se aprovecha así la diversidad de propiedades de los materiales utilizados, incluyendo su porosidad, adsorción, elasticidad y dimensiones, para desarrollar una plataforma sensorial de bajo coste, la única que además detecta de forma simultánea los signos vitales tanto de su portador como del entorno circundante.
Desafíos
Sin embargo, para conseguir una herramienta totalmente autónoma, flexible y multifuncional que sea comercialmente viable, los investigadores deben todavía superar ciertos desafíos. El primero desarrollar la interacción inalámbrica. También necesitan realizar unas pruebas de fiabilidad para evaluar la durabilidad del sensor y su rendimiento bajo condiciones de combinación severas.
A partir de ahí, el siguiente paso será optimizar la integración del sensor para aplicaciones de control médico. El objetivo es conseguir una plataforma sensorial flexible y conforme a la vez para realizar un seguimiento en tiempo real de los signos vitales del cuerpo, desde la frecuencia cardíaca, a la presión arterial, pasando por los patrones de respiración y el movimiento.
También prevén transferir las funcionalidades de esta tecnología para crear piel biológica y desarrollar mecanismos con los que conectarla a las redes neuronales del cuerpo humano, aplicable por ejemplo a víctimas de quemaduras. Sin embargo, las aplicaciones son variadas y adaptables a otros ámbitos como la robótica, la tecnología vehicular o los estudios ambientales.
