Uma equipe de pesquisa desenvolveu uma pele artificial eletrônica que reage à dor da mesma forma que a pele real, abrindo caminho para próteses melhores, robótica mais inteligente e alternativas não invasivas para enxertos de pele.
O protótipo desenvolvido por uma equipe da RMIT University em Melbourne, Austrália, pode replicar a forma como a pele humana percebe a dor com uma pele eletrônica. O dispositivo imita a resposta de feedback quase instantânea do corpo e pode reagir a sensações dolorosas tão rápido quanto sinais nervosos chegam ao cérebro.
O pesquisador principal, Professor Madhu Bhaskaran, disse que o protótipo de detecção de dor representa um avanço significativo em direção às tecnologias biomédicas de próxima geração e robótica inteligente.
A pele é o maior órgão sensorial de nosso corpo, com recursos complexos projetados para enviar sinais extremamente rápidos quando algo dói. Nenhuma tecnologia eletrônica foi capaz de imitar de forma realista a sensação humana de dor, até agora.
Madhu Bhaskaran, co-líder do grupo Functional Materials and Microsystems na RMIT
Como funciona a pele humana
Sentimos sensações em nossa pele o tempo todo, mas nossa resposta à dor só se manifesta em um determinado ponto (como quando tocamos algo muito quente ou muito afiado). A pele eletrônica desenvolvida no RMIT reage instantaneamente quando a pressão, calor ou frio atinge um determinado limite. É um passo fundamental no desenvolvimento futuro de sistemas sofisticados de feedback de que precisamos para fornecer próteses verdadeiramente inteligentes e robótica inteligente.
Protótipos de detecção funcional
Além da “pele eletrônica”, o verdadeiro protótipo de detecção de dor, a equipe de pesquisa também desenvolveu dispositivos que utilizam componentes eletrônicos extensíveis que podem detectar e responder a mudanças de temperatura e pressão. Bhaskaran disse que os três protótipos funcionais foram projetados para fornecer recursos-chave da capacidade de detecção da pele humana em formato eletrônico.
Com um maior desenvolvimento, a pele artificial extensível também poderá ser uma opção futura para enxertos de pele não invasivos, onde a abordagem tradicional não é viável ou não funciona.
“Precisamos de mais desenvolvimentos para integrar esta tecnologia em aplicações biomédicas. Os fundamentos (biocompatibilidade e elasticidade semelhante à da pele) já estão aí”, disse Bhaskaran.
Como funciona a skin eletrônica
A nova pesquisa, publicado em Sistemas Inteligentes Avançados e depositado como patente provisória, combina três tecnologias previamente testadas e patenteadas pela equipe:
- Eletrônica extensível. Ele combina materiais óxidos com silício biocompatível para fornecer componentes eletrônicos transparentes, inquebráveis e vestíveis, finos como um adesivo.
- Revestimentos termorreativos. Revestimentos auto-modificáveis 1.000 vezes mais finos do que um fio de cabelo humano, baseados em um material que se transforma em resposta ao calor.
- Memória que imita o cérebro. Células de memória eletrônica que imitam a maneira como o cérebro usa a memória de longo prazo para lembrar e armazenar informações anteriores.
O protótipo do sensor de pressão combina componentes eletrônicos extensíveis e células de memória de longo prazo. O sensor de calor reúne revestimentos reativos à temperatura e memória. O sensor de dor integra todas as três tecnologias.
Pesquisador PhD Md Atauro Rahman disse que as células de memória de cada protótipo dos fatores que compõem a pele eletrônica são responsáveis por desencadear uma resposta quando a pressão, o calor ou a dor atingem um limite pré-estabelecido.
Essencialmente, criamos os primeiros somatossensores eletrônicos. Nós replicamos as principais características do complexo sistema de neurônios, vias neurais e receptores do corpo que orientam nossa percepção dos estímulos sensoriais
Atauro Rahman, MRIT
As tecnologias existentes usavam sinais elétricos para imitar diferentes níveis de dor. Esta nova pele eletrônica pode reagir à pressão mecânica real, temperatura e dor e fornecer a resposta certa. É um grande salto em frente. Isso significa que a pele eletrônica sabe a diferença entre tocar suavemente um alfinete com o dedo ou se picar acidentalmente. Uma distinção fundamental que nunca havia sido alcançada eletronicamente.
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“Somatosensores Artificiais: Receptores de Feedback para Pele Eletrônica”. publicado em Sistemas Inteligentes Avançados (DOI: 10.1002/aisy.202000094).
