La piel biónica que puede sentir un tumor

TOKIO (CNN) -- Nuestra piel es nuestro órgano más extenso. Es una vía de comunicación entre nuestro cerebro y el resto del mundo.

Imagina entonces una escena donde nuestra piel pudiera comunicar lo que está pasando dentro de nuestro cuerpo. Podría informar a los cirujanos, dar alertas cuando nuestro cuerpo esté a punto de enfermarse, o inclusive diagnosticar enfermedades dentro de otro ser humano, simplemente al tocarlo.

Takao Someya, científico de la Universidad de Tokio, está haciendo esa escena una realidad.

Someya ha inventado una piel biónica, o electrónica, que tiene el potencial de otorgar nuevos poderes increíbles de sensibilidad entre los humanos.

Es tan ligera como una pluma, pero casi indestructible, y podría cambiar algún día el campo de la medicina

¿El futuro del cuidado de la salud?

Someya busca un futuro en el que los doctores usen un guante a la medida realizado con su tecnología que pueda detectar un pequeño tumor dentro del seo de una mujer, con simplemente sentirlo. Esto reduciría la necesidad de estudios y pruebas y potencialmente podría detectar tumores en etapa temprana, durante verificaciones de rutina.

Las posibilidades son vastas.

Esas pieles electrónicas vestibles, así sean tatuadas en el cuerpo y sobre nuestras ropas, pueden monitorear nuestros signos vitales e inclusive ayudar a médicos a predecir futuros ataques cardíacos, al monitorear nuestro corazón. Someya planea hacer que esto sea una realidad en unos años.

Sin embargo, él planea comenzar con robots, no con humanos.

"Imaginé esta escena futurista donde un robot que estrecha la mano de alguien puede detectar su emoción, como pasión o  dolor". Crear piel electrónica para robots, pensó, sería una nueva tendencia en la investigación fuera de la saturada área de los electrónicos más comerciales, que ahora se enfocan en la miniaturización o hacer los dispositivos más rápidos.

Eso fue hace 15 años.

Ahora la visión es menos futurista comparada con la tecnología que ha inventado.

Entrando bajo la piel

"A principios de los 2000, cuando comencé, los electrónicos flexibles estaban volviéndose populares, pero la mayoría estaba intentando desarrollar un papel electrónico", dice el profesor de ingeniería eléctrica. "Quería hacer algo fuera de la corriente".

Las pieles artificiales ya existen, pero no han sido muy buenas. Las que son capaces de detectar la temperatura y presión no eran flexibles y eran en cambio solo materiales electrónicos rígidos que tenían algún nivel de función. También eran caras de fabricar en grandes cantidades para cubrir un robot.

Someya quería abordar todas esas limitaciones, pero no sería fácil.

El toque humano

La piel humana es maravillosamente complicada, no es una cosa fácil de imitar.

Cuando se extiende, el adulto promedio tiene aproximadamente 1,85 metros cuadrado de piel, con unos dos millones de receptores de dolor.

Someya sabía que unir dos millones de sensores en un controlador de circuido mataría la flexibilidad de cualquier piel electrónica.

Su deseo para una piel flexible exigió pensar de manera flexible y lo que Someya hizo a continuación lo estableció firmemente como visionario en el mundo de la inteligencia artificial.

En 2003, comenzó a intercambiar materiales electrónicos rígidos, como el silicio, con materiales orgánicos y flexibles como el dinafto tieno tiofeno (DNTT), un material a veces usado en bandas de seguridad en billetes.

Primeramente, él optó por conectar sensores, con la habilidad de detectar presiones y temperaturas entre 30 y 80 grados celcius, con semiconductores orgánicos que eran ligeros naturalmente y biocompatibles, el ideal material para una piel electrónica.

Entonces puso esos materiales en el tipo de sistema de red de "matriz activa" que se utiliza de forma tradicional en pantallas LCD, lo que le permitió a cada sensor tener una dirección que pudiese localizarlo en la parrilla. Esto eliminaría la necesidad de tener una maraña de cables.

A continuación tuvo un golpe más bajo la manga.

Mientras que los compañeros de Someya estaban poniendo sus sensores en superficies rígidas, como vidrio ultradelgado y láminas de acero ultrafinas, su equipo decidió usar láminas de plástico. Sorpresivamente económico, el plástico se desenrollaría alrededor de los delgados dedos de metal de un robot, sin romperse.

Fue la primera piel electrónica ultradelgada flexible en el mundo.

Cómo se podría estirar

A pesar de esos éxitos, todavía había un problema mayor: la piel electrónica de Someya no se podía estirar.

En tanto, en la Universidad de Princeton en Estados Unidos, un equipo dirigido por el profesor Sigurd Wagner comenzó a hacer piel electrónica sobre superficies de goma, las cuales se podían estirar.

El equipo de Someya pronto tomó nota y comenzó a incrustar sus sensores orgánicos en películas de plástico que luego eran laminadas en un sustrato de goma previamente estirado.

Cuando la goma era liberada, la película de plástico se reducía y se arrugaba, tal como la piel humana, y si la goma se estiraba otra vez, el plástico se podía expandir. El material se pudo adaptar alrededor de las ranuras de las articulaciones de un robot.

Su malla electrónica ahora se podía estirar en un 250%, y arrugarse como el papel, además de que se podía dejar caer desde un metro de altura sin romperse.

"Ese fue un verdadero gran salto para nosotros", dijo Someya. Pero otro pronto siguió.

Puede desafiar la lógica, pero entre más delgada se vuelva la piel de plástico, más fuerte se vuelve. Entre 2005 y 2013, Someya y su equipo trabajaron incasablemente para crear pieles electrónicas cada vez más delgadas y películas de plástico más delgados, hasta que lograron llegar al micrómetro de grosor, una décima parte del que tiene una bolsa de papel.

Tenía una sensibilidad comparable a la piel del humano.

"En este momento nos dimos cuenta que la piel electrónica no estaría limitada a robots. Comenzamos a poner la película ultrafina en la superficie de la piel humana".

La llegada de los humanos supersensibles

En 2014, el equipo puso una piel electrónica sobre el corazón de una rata por tres horas durante una cirugía. Al tomar un electrocardiograma con buena calidad de señal, la piel inteligente pudo detectar la posición de un defecto del corazón en la rata.

"Este tipo de técnica podría ser usada en humanos en el futuro", dice Someya. Aplicar piel electrónica pondría al corazón bajo menos presión que con los electrodos típicos.

Zhenan Bao, un profesor de ingeniería química en Stanford, está desarrollado materiales biodegradables que harían de la piel electrónica que se implanta en el cuerpo algo que no sea necesario remover.

"Dispositivos médicos implantables podrían potencialmente medir el flujo eléctrico en el corazón, el tamaño de ciertos órganos y cómo cambian con el tiempo. Pueden medir la presión del cerebro", dice Bao.

En 2015, el equipo de Bao dio a conocer una investigación que sugiere que sensores ultrasónicos como los que ya se han probado en robots para prevenir que colisionen con objetos, podrían también ser usados para detectar pequeños tumores dentro del cuerpo que la piel humana no puede sentir. Un doctor con un guante electrónico con dichos sensores "puede potencialmente detectar un tumor dentro del pecho de una paciente, debido a que es de una densidad diferente a la del tejido", dice.

A principios de este año, el equipo de Someya reveló que una piel electrónica puede monitorear niveles de oxígeno. Las lecturas fueron mostradas a través de elementos microelectrónicos que se encendieron en colores rojo, verde o azul. Una piel electrónica superdelgada en tu mano podría transformarse en una pantalla digital para ver información en movimiento. Incluso podría adaptarse a propósitos más comerciales, como ver televisión.

Eventualmente, Someya espera que ese tipo de pieles sean usadas para monitorear niveles de oxígeno dentro de los órganos durante cirugías.

Otra función de las pieles electrónicas podría ser el mejorar las habilidades de las prótesis actuales. Si se pone en la parte superior de un brazo, la piel inteligente puede detectar señales del cerebro y transmitirlas informando a la prótesis que se mueva.