Creati biosensori stampabili direttamente sulla pelle

Potremmo definirli “tatuaggi intelligenti” perché è questo l'effetto che fanno a prima vista. Ma in realtà sono biosensori che possono essere stampati direttamente sulla pelle con lo scopo di misurare diversi parametri: dalla temperatura all'umidità fino al livello di ossigenazione del sangue e all'attività cardiaca. A metterli a punto è stato un gruppo di ricercatori coordinato da Huanyu Cheng dell’Università di Stato della Pennsylvania, in collaborazione con l’Istituto cinese di tecnologia Harbin. Questi innovativi biosensori, descritti in un articolo pubblicato sulla rivista ACS Applied Materials & Interfaces, rappresentano un importante passo verso il futuro dei computer indossabili.

In genere, la creazione di questo tipo di tecnologie richiede l'utilizzo di temperature elevate che consentono di “fondere” il sensore con il materiale a cui si vuole applicare, come un tessuto o una carta. Una tecnica, questa, che si chiama “sinterizzazione”: nanoparticelle d'argento del sensore vengono unite a una temperatura di circa 300 °C. Un procedimento, quindi, che per ovvi motivi non può essere utilizzato sulla nostra pelle. “Abbiamo provato a inserire uno strato ausiliario di nanoparticelle, qualcosa che non danneggiasse la pelle e aiutasse il materiale a sinterizzare a una temperatura più bassa”, spiega Cheng. Tuttavia, anche in questo caso è necessario raggiungere temperature proibitive per la nostra pelle, ovvero 100 °C. I ricercatori hanno quindi cambiato la formula dello strato ausiliario, ricorrendo a ingredienti già conosciuti dal nostro corpo come l'alcol polivinilico, utilizzato ad esempio nelle maschere cosmetiche per il viso, e il carbonato di calcio contenuto nei gusci delle uova.

Con questo nuovo strato, il sensore può essere stampato a temperatura ambiente direttamente sulla pelle, utilizzando solo un phon ad aria fredda per asciugare l'acqua utilizzata come solvente nell'inchiostro. “Siamo riusciti a effettuare la stampa direttamente sulla pelle a temperatura ambiente”, spiega Cheng. Proprio come un “tatuaggio temporaneo”. Allo stesso modo il biosensore può essere facilmente rimosso: basta usare l'acqua calda e lo speciale "tatuaggio" si stacca senza subire danni.  “Potrebbe essere riciclato, poiché la rimozione non danneggia il dispositivo”, assicura Cheng. “E, soprattutto, la rimozione non danneggia nemmeno la pelle. Questo è particolarmente importante - aggiunge - per le persone con pelle sensibile, come anziani e bambini. Il dispositivo può essere utile senza essere un onere aggiuntivo per chi lo utilizza o per l'ambiente”. Il prossimo passo sarà modificare la tecnologia per adattare i biosensori a specifiche applicazioni, come il monitoraggio dei sintomi associati alla Covid-19.

Credit: LING ZHANG, PENN STATE/CHENG LAB AND HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY