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Tatuaggio elettronico che
controlla cervello, cuore e muscoli
Immaginate se ci fosse un’elettronica in grado di prevenire crisi epilettiche prima che accadano. O elettronica che può essere installata sulla superficie di un cuore che batte per monitorare le sue funzioni. Il problema è che tali dispositivi sono di materiale duro. Il tessuto del corpo è morbido e flessibile, mentre i circuiti convenzionali possono essere duro e fragile – almeno fino ad ora.
“Stiamo cercando di colmare questa lacuna, dal silicio, elettronica wafer-based per l’elettronica, ‘tessuto-simil biologico, per ridurre davvero la distinzione tra elettronica e il corpo”, spiega John Rogers, scienziato presso l’ University of Illinois Urbana -Champaign.
Con il sostegno della National Science Foundation (NSF), sta sviluppando l’elettronica elastica. L’innovazione si basa su anni di collaborazione tra Rogers e l’ ingegnere della Northwestern University Yonggang Huang, che in precedenza aveva collaborato con Rogers per sviluppare l’elettronica flessibile per i sensori delle fotocamere emisferiche e altri dispositivi conformi a forme complesse.
Questi circuiti sono progettati con una torsione reale che è in grado di monitorare e fornire impulsi elettrici nel tessuto vivente.I circuiti di Elettronica elastica sono realizzati in strutture di silicio piccole, ondulate contenenti circuiti che sono più sottili di un capello umano, e si piegano e si allungano con il corpo. “Come la pelle si muove e si deforma, il circuito può seguire quelle deformazioni in modo del tutto non invasivo”, dice Rogers. Spera che l’ elettronica elastica aprirà una porta a tutta una serie di ciò che egli chiama i dispositivi medici “bio-integrati”.
Un esempio è quello che chiama Rogers, un “calzino elettronico” – in questo caso, i circuiti realizzati con l’elettronica elastica sono avvolti attorno ad un modello di un cuore di coniglio come una calza. «È stato progettato per accogliere il movimento del cuore, ma allo stesso tempo mantenere i circuiti elettronici attivi a contatto con il tessuto,” spiega Rogers.
Utilizzando modelli animali, Rogers ha sviluppato una versione del calzino che può immettere corrente nel tessuto cardiaco per rilevare e fermare alcune forme di aritmia.
Rogers ha progettato anche prototipi di un catetere che può essere inserito attraverso le arterie e nelle cavità del cuore per mappare l’attività elettrica e fornire simili tipi di terapie.
Egli ritiene che un giorno questa tecnologia porterà a dispositivi come un circuito impiantabile che sarà in grado di effettuare le diagnosi e forse anche trattare patologie mediante impulsi di corrente all’interno del cervello.
Il dispositivo potrebbe rilevare le differenze di attività delle onde cerebrali che si verificano poco prima di un variazione nell’attività elettrica, e potrebbe contrastare automaticamente eventuali anomalie elettriche. I prototipi dei circuiti che vengono testati in grado di rilevare il movimento muscolare, l’attività cardiaca e le onde cerebrali semplicemente stando appoggiati sulla superficie della pelle come i tatuaggi temporanei. I prototipi in grado di rilevare l’attività elettrica del corpo quasi come i dispositivi di elettrodi convenzionali, rigidi, in uso attualmente.
Rogers dice che la loro dimensione potrebbe offrire benefici in molti casi importanti, come ad esempio il monitoraggio della salute e del benessere dei bambini prematuri. ” Questi bambinisono molto piccoli e questa forma epidermica di elettronica potrebbe davvero essere utile nel monitoraggio di questi bambini in un modo che è completamente non invasivo e meccanicamente ‘invisibile'”, sottolinea.
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