Un nuevo sensor proporcionará sensibilidad a las prótesis humanas

Usando pequeñas partículas de oro y una especie de resina, un equipo de científicos de Technion (Instituto de Tecnología de Israel) ha descubierto cómo hacer un nuevo tipo de sensor flexible que un día podría integrarse en piel electrónica o "e-piel".

Si los científicos aprenden cómo colocar e-piel en prótesis, las personas con amputaciones podrían volver a ser capaces de sentir los cambios en su entorno. Los hallazgos aparecen en la edición de junio de ACS Applied Materials & Interfaces.

El secreto está en la capacidad del sensor para detectar tres tipos de datos simultáneamente. Mientras que los tipos actuales de e-piel sólo detectan el tacto, la invención del equipo de Technion "puede detectar simultáneamente lo táctil, la humedad y la temperatura, como la piel real", explica el líder del equipo de investigación, el profesor Hossam Haick, en la nota de prensa de Technion. Además, el nuevo sistema "es al menos 10 veces más sensible al contacto que los sistemas de e-piel existentes en la actualidad."

Los investigadores llevan mucho tiempo interesados en los sensores flexibles, pero han tenido problemas al adaptarlos para su uso en el mundo real.

Para abrirse camino en la sociedad a nivel masivo, un sensor flexible tendría que funcionar con baja tensión (para ser compatible con las baterías de los dispositivos portátiles de hoy en día), medir un amplio rango de presiones, y hacer más de una medición al mismo tiempo, incluyendo la humedad, la temperatura, la presión, y la presencia de productos químicos. Además, estos sensores también tendrían que ser capaces de ser hechos de forma rápida, fácil, y barata.

El sensor

El sensor del equipo de Technion tiene todas estas cualidades. El secreto es el uso de nanopartículas tapadas por monocapa que tienen sólo 5-8 nanómetros de diámetro. Están hechas de oro y rodeadas de moléculas de conexión llamadas "ligandos".

De hecho, "las nanopartículas tapadas por monocapa tienen cierto parecido con las flores, donde el centro de la flor es la nanopartícula de oro o metal y los pétalos son la monocapa de ligandos orgánicos que generalmente la protegen", explica Haick.

El equipo descubrió que cuando estas nanopartículas se colocan en la parte superior de un sustrato -en este caso, hecho de PET (tereftalato de polietileno flexible), el mismo plástico de las botellas de refrescos- el compuesto resultante conducía la electricidad de manera diferente dependiendo de cómo se doblaba el sustrato. (Al curvarse, unas partículas se acerca a las otras, lo cual aumenta la rapidez con la que los electrones pueden pasar entre ellas.)

Esta propiedad eléctrica significa que el sensor puede detectar una amplia gama de presiones, desde decenas de miligramos a decenas de gramos. "El sensor es muy estable y se puede conectar a cualquier forma de superficie, manteniendo su función estable", explica Nir Peled, jefe del Centro de Detección e Investigación del Cáncer Torácico en el Centro Médico Sheba de Israel, que no participó en la investigación.

Y variando el grosor del sustrato, así como la materia de la que está hecho, los científicos pueden modificar la sensibilidad del sensor. Debido a que estos sensores son personalizables, podrían en el futuro realizar una gran variedad de tareas, incluida la vigilancia de la tensión en puentes y la detección de fallos en motores.

Referencia bibliográfica:

Meital Segev-Bar, Avigail Landman, Maayan Nir-Shapira, Gregory Shuster y Hossam Haick. Tunable Touch Sensor and Combined Sensing Platform: Toward Nanoparticle-based Electronic Skin. ACS Appl. Mater. Interfaces (2013). DOI: 10.1021/am400757q.