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Crean una piel artificial capaz de sentir presión, calor y humedad


Esta semana se ha presentado en la revista Nature Communications el prototipo de piel artificial más avanzado construido hasta la fecha. Es el fruto del trabajo de Dae-Hyeong Kim y su equipo de investigadores surcoreanos. Ellos investigan sobre cómo construir una piel artificial que en el futuro pueda recubrir prótesis de, por ejemplo, brazos y piernas, para volverlas a dotar de sensación, además de funcionalidad mecánica.

La piel está formada por capas muy finas de silicio monocristalino (es decir, del mismo material con el que se construyen los chips). Cada una de esas capas tiene un grosor de unas tres micras; este pequeño grosor es clave para conseguir una de las propiedades fundamentales de nuestra piel: su flexibilidad. Esta piel artificial es capaz de llegarse a estirar un 50% sin afectar al rendimiento de los sensores que lleva colocados, es decir, es incluso más elástica que nuestra piel, que típicamente no se estira más de un 15%.

La piel está formada por varias capas finas, siendo la primera de ellas una matriz aislante. Inmediatamente sobre la matriz aislante va una capa fina hecha de oro que tiene como propósito servir de calentador y mantener a la piel a una temperatura de 36.5 °C. Para ello se emplea el efecto joule: se hace circular una pequeña corriente por esa piel, y la corriente disipa calor. El propósito es que la piel artificial tenga una temperatura similar a nuestra piel.

La tercera capa es una matriz de sensores de presión, de estiramiento y de calor. Los sensores de calor están basados en diodos de silicio que permiten detectar cambios térmicos en el exterior.

La sensación de nuestra piel más complicada de imitar en la piel artificial fue la sensación de humedad. En la actualidad todavía no conocemos exactamente cómo, por ejemplo, nuestra piel es capaz de diferenciar un calor húmedo de un frío seco. Para conseguir simular esta sensación los investigadores emplearon pequeños condensadores que varían su capacidad dependiendo de la presencia de moléculas de agua en su exterior. Esta es la cuarta capa de la piel.

La quinta y última capa de la piel está formada por las conexiones que permiten recopilar la información de los sensores. en la revista describen como empleando estas conexiones conectaron los sensores de la piel al sistema nervioso de ratas e hicieron pruebas con ellas. Hasta la fecha, han sido capaces de verificar que efectivamente las ratas "sentían", aunque para estar seguros de que sienten las sensaciones correctas será necesario emplear animales más grandes.

Este prototipo de piel es un avance significativo para construir una piel biónica funcional. Uno de los grandes retos que todavía queda abierto en este campo es la conexión de la piel con el sistema nervioso del paciente de un modo permanente y que no produzca ningún tipo de rechazo o complicación en el paciente. La piel, necesariamente tiene una gran cantidad de sensores que proporcionan información independiente, y para simular el comportamiento de nuestra piel necesitaríamos recoger la información de cada uno de esos sensores de modo independiente y transmitirla al cerebro para ser capaz de distinguir sensaciones que se producen en distintas regiones de la piel. Esto es un reto importante que todavía está por resolver.

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