Investigadores de la Universidad de Stanford han logrado un hito al replicar la curación de la piel humana con sensores autoalineables.
La piel humana es increíble. Es capaz de sentir la temperatura, la presión y la textura mientras muestra elasticidad y resistencia. Además, actúa como un escudo protector, salvaguardando al organismo de peligros externos como bacterias, virus, toxinas y radiación ultravioleta. Los ingenieros aspiran a crear pieles sintéticas para robots y prótesis con cualidades similares.
Investigadores de la Universidad de Stanford han logrado la presentación inicial de un sensor de película delgada multicapa autoalineable, lo que marca un hito importante en la replicación del mecanismo de curación de la piel humana. La estratificación es clave para emular las propiedades de la piel. Cuando se perfora o se corta, cada capa se cura selectivamente, restaurando la función general, similar al cuero real. El equipo tiene como objetivo desarrollar un cuero sintético de varias capas, cada capa tan delgada como una micra. Las capas apiladas, más delgadas que una hoja de papel, pueden detectar presión, temperatura y voltaje, con diferentes materiales diseñados para detectar cambios térmicos, mecánicos o eléctricos.
Un nuevo enfoque
Persiste el interés mundial por el cuero sintético multicapa. Su característica única es el auto-reconocimiento y la alineación de las capas durante la curación, restaurando la funcionalidad capa por capa. Otras pieles sintéticas requieren una realineación manual, con el riesgo de comprometer la recuperación. Los materiales guardan el secreto. Las capas tienen cadenas con enlaces de hidrógeno, como el ADN, que se estiran sin romperse. Trabajos de caucho, látex y polímeros sintéticos. Dibuja estructuras y elige combinaciones para cada capa. Los investigadores utilizaron PPG (polipropilenglicol) y PDMS (polidimetilsiloxano, más conocido como silicona), un material similar al caucho biocompatible. Se mezclan con partículas para la conductividad eléctrica. Los polímeros y los compuestos son inmiscibles pero se adhieren a través de enlaces de hidrógeno, creando un material multicapa duradero. Ambos polímeros se ablandan y fluyen cuando se calientan, solidificándose a medida que se enfrían. Al calentar la piel sintética, los investigadores aceleraron la curación. La cicatrización tarda una semana a temperatura ambiente, pero a 70 °C la autoalineación y la cicatrización se producen en 24 horas.
Un paso adelante
Los investigadores agregaron materiales magnéticos a sus capas de polímero. La piel sintética ahora puede autoensamblarse y sanar. La navegación guiada por campos magnéticos y el calentamiento por inducción permiten robots de cambio de forma suave. La visión a largo plazo es crear dispositivos que se autorrecuperen de daños extremos. Los investigadores tienen como objetivo minimizar el grosor de la capa y desarrollar variaciones funcionales en las capas. El prototipo actual detecta la presión, pero las capas adicionales podrían detectar la temperatura o la tensión. En el futuro, el equipo prevé robots que se autoensamblen dentro del cuerpo para tratamientos médicos no invasivos. También imaginan pieles electrónicas autorregenerables que proporcionan a los robots capacidades hápticas y de ajuste de forma.
Referencia: Christopher B. Cooper et al, Self Alignment and Healing in Multilayered Soft Electronics Using Dynamically Immiscible Polymers, Ciencia (2023). DOI: 10.1126/ciencia.adh0619. www.science.org/doi/10.1126/science.adh0619