Glimpse: Cómo los tatuajes electrónicos cambiarán el mundo y a nosotros mismos

Es parte de la ciencia ficción cyberpunk: tatuajes adornados con luces intermitentes y circuitos sofisticados. Controlarán nuestros signos vitales, según nos dicen, y nos darán consejos de salud personalizados en tiempo real. Conectarán nuestra biología a la web y pondrán la Internet de las cosas en la punta de nuestros dedos. Mejorarán nuestros cinco sentidos, y quizás incluso nos den otros nuevos.

Este tipo de aumento humano se describe en Circuits, el primer episodio de Glimpse, una nueva serie original de ciencia ficción de Futurism Studios (una división de Futurism LLC) y DUST. Mira el primer episodio a continuación.

Gracias a los recientes desarrollos en materiales avanzados e ingeniería biomédica, la electrónica portátil para hacer todas estas cosas puede estar casi aquí. Ya tenemos materiales biocompatibles que permiten que los componentes electrónicos se fusionen perfectamente con el cuerpo. Ya hemos desarrollado e-tattoos que pueden controlar un teléfono inteligente.

Ahora, solo se trata de perfeccionar y mejorar esas tecnologías.

En abril, Michael McAlpine, profesor de ingeniería mecánica en la Universidad de Minnesota, publicó un estudio en la revista Advanced Materials en el que demostró una forma de imprimir productos electrónicos directamente sobre la piel. El dispositivo, barato, accesible y compacto, ya ofrece aplicaciones innovadoras para el ejército y la medicina. En el futuro, podría cambiar por completo la forma en que interactuamos con el mundo que nos rodea.

Futurismo habló recientemente con Alpine sobre su investigación y sobre el futuro de la electrónica y los tatuajes electrónicos imprimibles.


Esta entrevista ha sido ligeramente editada por claridad y brevedad.

Futurismo: Quiero comenzar hablando de la tecnología de impresión 3D en el centro de este estudio. ¿Qué tiene de especial?

Michael McAlpine: En general, nuestro grupo de investigación desarrolla impresoras que pueden imprimir más allá de los plásticos duros que usa la mayoría de las impresoras 3D. El plástico duro tiene un valor limitado. No hay mucha gente que salga a comprar estas impresoras, porque nadie en casa realmente tiene necesidad de imprimir objetos de plástico duro. Así que estamos expandiendo las capacidades de la impresión 3D más allá del plástico duro, y hacia lo que llamamos “materiales funcionales”. Eso significa imprimir materiales que tienen algún uso práctico: materiales electrónicos, polímeros blandos e incluso materiales biológicos como células, todo en un plataforma única.

También estamos integrando el escaneo y la visión computarizada en la impresión 3D. La exploración 3D nos permite escanear la superficie que se está imprimiendo, como un órgano o un nervio. Eso nos permite imprimir dispositivos biomédicos anatómicos específicos. La visión por computadora nos permite imprimir en superficies móviles, como una mano. En este estudio más reciente, imprimimos un dispositivo electrónico directamente sobre la piel. Eso nunca se ha hecho antes. La impresora está compensando tanto la topología de la mano como el movimiento de la mano. Entonces tiene multifuncionalidad, seguimiento, superficies complejas y compatibilidad de dispositivos anatómicamente precisos. Eso es lo que lo hace único.

Futurismo: El estudio menciona específicamente aplicaciones militares para esta tecnología. Cuéntanos más sobre eso.

Michael McAlpine: La información clave que obtuvimos al hablar con los militares fue que están interesados ​​en este concepto llamado “autonomía”, es decir, sistemas que están separados de la red, pero que aún tienen algún tipo de funcionalidad. En este caso particular, puede pensar en la herramienta de impresión 3D como una navaja suiza para funcionalidad. Un soldado podría llevarlo en su mochila, sacarlo en el campo e imprimir cualquier tipo de dispositivo utilizando solo materias primas alimentadas a la impresora.

Por lo tanto, es autónomo porque no necesita nada más que la propia impresora para crear un dispositivo. Puede comenzar a pensar en la impresión de dispositivos salvavidas en el cuerpo, como un panel solar en la muñeca, o un sensor químico o de guerra biológica en un brazo. La impresora que utilizamos cuesta menos de $400, es bastante liviana y compacta, por lo que puede caber en una mochila. En el futuro, tal vez incluso se puede plegar.

Futurismo: ¿Cómo se usará esta tecnología en medicina?

Michael McAlpine: Existen enormes implicaciones para la medicina, y en particular para los que responden a emergencias. En este momento, si hay un accidente, el paciente tiene que esperar en el lugar del accidente para que aparezca la ambulancia. Entonces, la ambulancia tiene que llevarlos hasta el hospital. Por lo tanto, puede pasar una media hora o más antes de que tenga lugar un tratamiento real. Pero si pudieras llevar la impresora al paciente e imprimir un dispositivo biomédico directamente sobre el paciente en el lugar del accidente, eso sería un cambio de juego.

Para nuestro documento más reciente, además de imprimir electrónica en el dorso de la mano, también imprimimos celdas en la herida de un ratón. Colaboramos con el decano de la escuela de medicina aquí, Jajub Tolar, que trabaja en una rara enfermedad de la piel donde la capa epidérmica se desprende como resultado de una enfermedad genética. Pudimos imprimir células regenerativas en la herida del ratón mientras el ratón se movía.

Futurismo: Pasemos a las aplicaciones civiles. Imagine un mundo, dentro de cinco o diez años, donde las impresoras de este tipo sean más ubicuas, más accesibles y más capaces. ¿Cómo podrían usarse en la vida cotidiana?

Michael McAlpine: Di una conferencia recientemente en una feria de ciencias que tuvo un grupo de niños y padres en la audiencia. La primera pregunta que hice fue: “¿Cuántos de ustedes saben qué es la impresión 3D?” Y casi todos en la sala levantaron la mano. Ahora, la segunda pregunta que hice fue: “¿Cuántos de ustedes han usado una impresora 3D antes?” Todos los padres bajaron la mano, pero los niños todavía tenían las manos en alto. Entonces le pregunté: “¿Eso es porque lo usas en tu clase?” Y todos dijeron que sí. Entonces, pregunté: “¿Cuántos de ustedes son dueños de una impresora 3D?” Y prácticamente todos bajaron la mano.

Aunque estas cosas son asequibles y accesibles, nadie las está comprando, porque nadie quiere imprimir plástico duro. No sirve de nada. Incluso a los niños no les importa mucho. Pueden imprimir un juguete que no hace absolutamente nada. Luego le pregunté: “¿Y si pudiera imprimir productos electrónicos en su piel? ¿Qué pasa si puede imprimir su próximo iPhone o su próximo reloj inteligente directamente en su muñeca? ¿Cuántos de ustedes comprarían entonces una impresora? “Y luego todos los niños volvieron a levantar las manos. Es el sueño de todos los niños imprimir todo tipo de luces intermitentes y dispositivos electrónicos en su piel. Es una especie de idea extraña, tener tatuajes electrónicos por toda la piel, pero los niños lo van a hacer. Y luego los adultos también lo harán.

Futurismo: Quiero mirar un poco más adelante. ¿A dónde nos llevará este tipo de tecnología a largo plazo?

Michael McAlpine: Todas estas tecnologías que estamos desarrollando llevarán a la era posterior a la computadora. Básicamente vas de 2D a 3D [microchips a circuitos integrados], que es esencialmente lo que es la biología. Entonces, ahí es donde va a suceder la fusión de la electrónica y la biología. Cualquier problema de privacidad o ética que surja de eso no será muy diferente de los que tenemos con la electrónica actual.

Futurismo: ¿Cuál es el próximo gran problema u oportunidad que desea abordar en este campo?

Michael McAlpine: Estamos particularmente entusiasmados con la idea de la reparación del nervio [renovar o volver a crecer el tejido dañado para restaurar la función del sistema nervioso]. Ya hemos publicado investigaciones sobre la reparación de nervios periféricos.

También estamos trabajando en la reparación del nervio central o en la reparación de la médula espinal. En este momento hay todo tipo de enfoques diferentes para tratar las lesiones de la médula espinal, desde la incorporación de andamios y células madre hasta la introducción de moléculas bioquímicas y gradientes para promover la regeneración. Nuestra herramienta de impresión brinda una solución todo en uno porque puede imprimir un andamio y puede imprimir celdas dentro de ese andamio. También puede imprimir señales bioquímicas y elementos electrónicos dentro del andamio para estimularlo. Y luego, por supuesto, puede adaptar el andamio para que sea anatómicamente específico y anatómicamente preciso para el paciente. Tener una herramienta todo en uno que combine todas las tecnologías existentes usadas para tratar esas lesiones podría tener enormes implicaciones para los pacientes.

Futurismo: Es gracioso, hablamos mucho sobre la tecnología que reemplazará a la biología en el futuro. Pero realmente me gusta la idea de que la tecnología cree biología.

Michael McAlpine: O que la amplie. Con nuestra herramienta de impresión 3D, podría integrar componentes electrónicos con órganos para hacer cosas que los órganos normales no pueden hacer. El primer documento que publicamos en el espacio de impresión 3D se llamaba “Oídos biónicos impresos en 3D“. En él, mostramos que en realidad puede fusionar células con componentes electrónicos. Fue muy crudo, esa fue nuestra primera impresora, y fue hace cinco años, pero demostramos que podíamos hacer un órgano biónico que fuera funcional, y que pudiera “escuchar música que estuviera más allá del rango de frecuencia normal de la audición”.

Eso abrió mucho espacio para nosotros. Recientemente completamos un proyecto similar con modelos de órganos, donde creamos modelos de órganos realistas que se imprimieron en 3D, pero se sentían como el órgano en sí. Estaban hechos de un polímero blando. Entonces, imagine a alguien que recientemente ha sufrido insuficiencia hepática. Con este tipo de tecnología, en lugar de reemplazar su hígado con una versión celular, tal vez no necesite tener células o biología en absoluto. Tal vez puede ser puramente sintético, y tal vez podría funcionar mejor de lo que podría hacerlo un hígado normal: un órgano aumentado.

-Luke Kingma-

Visto en : La Verdad Nos Espera

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