Aconsegueixen crear una pell electrònica... amb tacte

A l’Episodi V de la saga cinematogràfica de Star Wars, el protagonista, Luke Skywalker, perd la mà en un duel d’espases làser amb Darth Vader. Això, que inicialment sembla un gran drama, s’acaba solucionant ràpidament quan, poc després, li implanten una mà prostètica que funciona tan bé com l’original. En l’escena veiem que la mà fins i tot reacciona quan la punxen, cosa que demostra que també és capaç de respondre al tacte i al dolor.

El 1980, quan es va estrenar L’imperi contraataca, això era tanta ciència-ficció com veure naus solcant l’hiperespai. Tot i que, avui dia, tampoc no tenim res tan avançat, recentment s’ha generat una pell electrònica capaç de simular per primer cop, i de manera convincent, el sentit del tacte. Podria ser el primer pas cap a un nou tipus de pròtesis que transmeten informació a l’usuari.

Protecció i interacció

La pell és l’òrgan més gran del cos humà. Està organitzada en capes i té una superfície d’uns dos metres quadrats, d’un gruix variable però proper al mil·límetre i mig. La seva funció principal és fer de barrera entre l’exterior i l’interior del cos, i d’aquesta manera proporcionar protecció i mantenir les condicions (temperatura, humitat, etc.) necessàries per a la vida. Però una altra feina molt important que fa és la de transmetre al cervell senyals que ens arriben des de fora, per exemple, canvis de pressió o de temperatura. La pell, doncs, és essencial per interaccionar amb el nostre entorn.

Això és possible gràcies a una xarxa nerviosa incorporada a la pell que inclou diferents tipus de receptors. Alguns responen al tacte i altres a la temperatura, al dolor o a la posició de les diverses parts del cos. Aquesta informació es transmet a una sèrie de neurones perifèriques que, normalment a través de la medul·la espinal, es comuniquen amb el cervell. És un sistema complex, amb molts components de tipus diferents, i per això costa de reproduir de manera artificial.

Des dels anys setanta del segle passat que s’investiga la possibilitat de crear pell sintètica, sobretot per substituir-la quan ha estat danyada per cremades o ferides. Ja n’existeixen versions fetes amb diversos polímers que, sobretot, actuen com a bastida sobre la qual pot créixer pell nova quan es fa un empelt per cobrir una zona àmplia de pell. Però encara estem lluny de tenir una pell que actuï com la normal en tots els sentits, o de poder crear pell al laboratori a partir de components biològics, cosa que, possiblement, encara sigui més complicada.

Un dels factors limitadors de la pell sintètica és que sigui capaç de fer les funcions de comunicació amb l’exterior esmentades abans. El grup de la doctora Zhenan Bao, una enginyera química de la Universitat de Stanford, a Califòrnia, és un dels pioners en aquest tema i acaba de publicar un article a la revista Science en què descriu un nou tipus de sensor flexible que pot transmetre senyals al cervell i generar respostes de moviment als músculs. Aquesta pell electrònica (o e-skin) s’ha provat, de moment, en rates i s’ha construït imitant les estructures nervioses reals.

Pell d'alt voltatge

El primer problema que van haver de resoldre els científics era que el sistema de sensors i circuits que han de transmetre els senyals ha de ser prou flexible per seguir els moviments del cos, i aquesta flexibilitat, en electrònica, només s’aconsegueix amb voltatges alts, un paràmetre poc segur per a l’ús en humans. El grup de Bao va generar un polímer flexible que conduïa el senyal i el va fer servir per crear una xarxa de transistors que, d’aquesta manera, ja no era rígida. Després, van acoblar aquesta xarxa a uns sensors molt fins. El resultat és un nou “pegat” totalment flexible que rep estímuls i els converteix eficaçment en senyals elèctrics. Un cop unit a una interfície que li permet comunicar-se amb nervis i músculs, aquest pegat pot traduir un estímul (canvis de pressió o de temperatura, per exemple) en informació que el cos pot interpretar.

Els experiments amb rates es van fer connectant aquest sistema directament al cervell, al còrtex somatosensorial, que és on es processa la informació relacionada amb les sensacions, i fent després una connexió amb el nervi ciàtic, que controla el moviment de les cames. Quan es tocava aquesta pell elèctrica, la informació es transmetia i la rata sacsejava la cama, cosa que demostrava que el circuit entre percepció i reacció es tancava malgrat que contenia elements totalment artificials, reproduint així, en certa manera, la famosa situació de L’imperi contraataca.

La pell electrònica serà útil no només per a pròtesis sinó també per recuperar les sensacions en zones de pell danyades. Però, de moment, encara no es pot aplicar en humans perquè cal una connexió directa al cervell i una font d’energia externa, i això la fa poc pràctica. Una solució seria enganxar-la directament als nervis perifèrics i que fossin aquests qui enviessin la informació al còrtex. A més, caldria que energèticament actués de manera autònoma. En tot cas, és un primer pas important cap a les pròtesis totalment funcionals.