Una nanored de oro crea una piel electrónica transpirable

Los circuitos electrónicos diseñados para ajustarse a la piel y transmitir las señales eléctricas del cuerpo podrían mejorar la respuesta de las prótesis o ayudar a los médicos a monitorear las constantes vitales de los pacientes. Desgraciadamente, los electrodos usados de manera convencional para este fin atrapan el aire y el sudor, causando irritación o inflamación al emplearlos durante largos periodos de tiempo.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Tokio, la Agencia Japonesa de Ciencia y Tecnología y Riken ha desarrollado una nanored conductora, flexible y transpirable que transmite señales eléctricas (Nat. Nanotechnol. 2017, DOI: DOI: 10.1038/nnano.2017.125).

Para fabricar el material, los investigadores liderados por Takao Someya en la Universidad de Tokio electrohilaron unas nanofibras de polivinilo de alcohol biocompatible (PVA) y las entrelazaron para formar una red. Después recubrieron la superficie de la nanored con una capa de oro de entre 70 y 100 nm de grosor. Tras posar esta red en la piel de una persona, los investigadores la rociaron con agua para disolver el PVA y formar una capa adhesiva de varias decenas de nanómetros de grosor para mantener el oro conductor en su sitio. La persona puede quitarse la capa fácilmente en la ducha o en el baño, dado que el PVA es altamente soluble en agua.

La nanored se adaptó fácilmente a las irregularidades de la piel, huellas dactilares y arrugas y era permeable tanto al agua como a gases. Una muestra de 18 participantes calificó la nanored como más cómoda que el plástico y los films de elastómero que se emplean habitualmente como electrodos adhesivos. La nanored tampoco mostró señales clínicas de irritación cutánea después de que los participantes la llevasen puesta durante una semana.

A pesar de su delgadez, la nanored fue lo suficientemente flexible como para seguir siendo funcional tras estirarla repetidas veces al 40% de su longitud original —aproximadamente lo mismo que se estira la piel de tus nudillos cuando pasan de estar estirados a estar doblados. Los investigadores emplearon las nanoredes para transmitir señales eléctricas de unos sensores de tacto, temperatura y presión de un mitón con pequeños sensores en los dedos a un portátil. La nanored también era capaz de realizar electromiogramas directamente desde la piel, detectando las señales eléctricas que genera un músculo al flexionarse.

Zhenan Bao, una ingeniera química de la Universidad de Stanford, dice que la transpirabilidad de la nanored y su forma de adaptarse a la piel son las ventajas principales del material. Y aunque la nanored no ganó en rendimiento a los electrodos de gel con los que se realizan los electromiogramas habitualmente, dice que la nanored fue capaz de comparar una señal comparable.

Someya y el co-autor principal, Akihito Miyamoto, piensan que la nanored tiene dos aplicaciones principales. “La primera es la monitorización a largo plazo de las señales vitales del paciente sin causar estrés o incomodidad”, dice Miyamoto. “La segunda es la vigilancia continua y precisa de las señales fisiológicas de los atletas y sus movimientos sin que afecte a su rendimiento”.

Someya piensa que reducir el coste de la nanored —posiblemente reemplazando el oro con otro conductor más barato— podría dar lugar a sensores desechables que podrían reemplazarse fácilmente en las monitorizaciones a largo plazo.

Traducción al español producida por Juan José Sáenz de la Torre de Divulgame.org para C&EN. La versión original (en inglés) del artículo está disponible aquí.