Un progetto italiano nel settore biomedicale: pellicole molto sottili in grado di percepire segnali elettrici. Diversi campi di applicazione, dalla registrazione dei dolori muscolari all’elettrocardiogramma. La tecnologia è meno invasiva dei tradizionali elettrodi.

La figlia di Francesco Greco, ricercatore all’Iit di Pontedera, aveva quattro anni e una vera passione per i tatuaggi temporanei, i «trasferelli» che rilasciano un’immagine sulla pelle bagnandoli con l’acqua. Greco in quel momento stava facendo una ricerca sui nano film polimerici e nella sua mente c’è stato un clic: perché non stampare circuiti e trasferirli sulla pelle a mo’ di tatuaggio? È nato così un progetto di ricerca che, a un anno e mezzo di distanza ha portato alla realizzazione di un tatuaggio elettronico.

Pochi controlli

Un avanzamento con applicazione nel settore biomedicale che si muove nel solco della riduzione dell’invasività dei controlli tramite la tecnologia indossabile. I risultati dello studio sono stati pubblicati su Advanced Healthcare Materials. Il mini elettrodo trasferibile è costituito da un foglio di carta per decalcomania che ha al suo interno un piccolo strato di amido che viene disciolto con l’acqua. Poi ci sono due pellicole sottili, dell’ordine di centinaia di nanometri: una che fa da supporto, in metilcellulosa, l’altra che viene stampata con una comune stampante a getto d’inchiostro: al posto dell’inchiostro c’è il polimero conduttivo, in grado di registrare segnali elettrici.

Mano robotica

Greco, coordinatore del gruppo di ricerca insieme a Virgilio Mattoli, illustra la prima applicazione del tatuaggio hi-tech: «Abbiamo collegato il tattoo a un dispositivo per la registrazione di segnali elettromiografici, che individua gli impulsi legati alla contrazione dei muscoli, ed effettuato una comparazione con le performance degli elettrodi attualmente usati in ambito clinico con buoni risultati». L’elettromiografia si effettua in caso di disturbi muscolari, per monitorare l’attività fisica, o per il campo delle protesi. In quest’ultimo caso, il tatuaggio potrebbe costituire un’interfaccia tra uomo e macchinario: «Abbiamo collegato il tatuaggio a un sistema che registra segnali elettromiografici e, attraverso un computer, usato come interfaccia, l’utilizzatore ha comandato il movimento di una mano robotica attraverso i movimenti della sua». Ma le applicazioni di questi sottili elettrodi trasferibili sono molteplici: «Il principio è lo stesso dell’elettrocardiogramma così come dell’elettroencefalografia, che registra i segnali elettronici dell’attività del cervello. In quest’ultimo caso, anche se dobbiamo ancora dimostrarlo, l’estrema sottigliezza della pellicola potrebbe rivelarsi un vantaggio rispetto agli attuali elettrodi perché la crescita dei capelli che normalmente inficia l’efficacia di rilevazione non sarebbe un ostacolo visto che questi crescerebbero attraverso il film».

Gel e low cost

Questo non è l’unico vantaggio dei tattoo hi-tech rispetto a i tradizionali elettrodi come spiega Greco: «I nostri tattoo sono low cost, perché costano pochi euro, e sono meno ingombranti. Inoltre, gli elettrodi tradizionali vengono applicati con la mediazione di un gel che, con l’esposizione all’aria, si secca dopo circa otto ore. Il nostro dispositivo non ha questo problema». Greco illustra lo stato di avanzamento della ricerca: «È in fase di sviluppo una versione più complessa che integri più elettrodi sullo stesso tatuaggio per permettere una ricostruzione più fedele dell’attività che si intende rilevare, dovremmo concludere questo progetto tra un anno. Da lì in poi ci metteremo in contatto con aziende che producono elettrodi».

Sensori ambientali

Sul versante del lungo termine, i progetti si fanno più ambiziosi: «Oltre a inserire più elettrodi nello stesso tatuaggio vorremmo integrare una fonte di alimentazione, batteria o fonte di energia. Inoltre, vorremmo introdurre un dispositivo di comunicazione wi fi e un sistema elettronico di elaborazione dei dati». Una delle sfide attuali è dovuta proprio alla necessità di collegare dei fili a una pellicola così sottile: «Per ovviare, a fianco dell’elettrodo disponiamo un cerotto per minimizzare le rotture». Un’altra difficoltà è data dalle funzionalità che il dispositivo andrà a integrare: «Gli strumenti elettronici di elaborazione dei dati dovranno essere non solo flessibili ma anche conformabili, in grado di adattarsi a qualsiasi superficie aderendo anche alle asperità della pelle». Questi tattoo, finora applicati sulla pelle, potranno in futuro essere applicati ovunque come finestre, muri, piante e diventare sensori ambientali.

 

Articolo di Maria Rosa Pavia sul Corriere della Sera