La piel electrónica autorreparable se cura automáticamente después del corte.

Investigadores de la Universidad de Stanford han alcanzado un hito en la replicación de la curación de la piel humana con sensores autoalineables.

La piel humana es increíble. Puede detectar temperatura, presión y textura mientras exhibe elasticidad y resiliencia. Además, sirve como escudo protector, protegiendo al cuerpo de peligros externos como bacterias, virus, toxinas y radiación ultravioleta. Los ingenieros se esfuerzan por desarrollar piel sintética para robots y prótesis con propiedades similares.

Investigadores de la Universidad de Stanford han logrado revelar por primera vez un sensor de película delgada multicapa autoalineable que representa un hito significativo en la imitación del mecanismo de curación de la piel humana. La estratificación es crucial para imitar las propiedades de la piel. Cuando se perfora o se corta, cada capa cura y restaura selectivamente la función general, como la piel real. El objetivo del equipo es desarrollar una piel sintética de varias capas, con cada capa de solo una micra de espesor. Las capas apiladas más delgadas que una hoja de papel pueden detectar presión, temperatura y estrés, con diferentes materiales diseñados para detectar cambios térmicos, mecánicos o eléctricos.

Un enfoque novedoso

Se mantiene el interés mundial por la piel sintética 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, lo que puede afectar la recuperación. Los materiales guardan el secreto. Las capas tienen cadenas con enlaces de hidrógeno, como el ADN, que se estiran sin romperse. El caucho, el látex y los polímeros sintéticos funcionarán. Diseña estructuras y elige combinaciones para cada nivel. Los investigadores utilizaron PPG (polipropilenglicol) y PDMS (polidimetilsiloxano, más conocido como silicona), un material biocompatible gomoso. 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 y solidifican cuando se enfrían. Al calentar la piel sintética, los investigadores aceleraron la curación. La cicatrización tarda una semana a temperatura ambiente, pero se autoalinea y cicatriza en 24 horas a 70 °C.

Un paso mas alla

Los investigadores agregaron materiales magnéticos a sus capas de polímero. La piel sintética ahora es libre de autoensamblarse y curarse. La navegación controlada por campo magnético y el calentamiento por inducción permiten robots blandos que cambian de forma. 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 presión, pero capas adicionales podrían detectar temperatura o voltaje. Para el futuro, el equipo prevé robots que se autoensamblen dentro del cuerpo para realizar tratamientos médicos no invasivos. También imaginan pieles electrónicas autocurativas que les darán a los robots habilidades táctiles y de cambio de forma.

Referencia: Christopher B. Cooper et al., Alineación y curación autónomas en componentes electrónicos blandos multicapa utilizando polímeros dinámicos inmiscibles, Ciencia (2023). DOI: 10.1126/ciencia.adh0619. www.science.org/doi/10.1126/science.adh0619