Gli scienziati della Pennsylvania State University hanno sviluppato un nuovo inchiostro che può essere dipinto direttamente sulla pelle con disegni colorati personalizzati, trasformandosi in un elettrodo funzionale di biomonitoraggio dopo l’asciugatura. Descrivono il loro lavoro in un nuovo articolo pubblicato negli Atti della National Academy of Sciences (PNAS).
Come riportato in precedenza, i dispositivi elettronici epidermici attaccati alla pelle mediante tatuaggi temporanei (e-tatuaggi) esistono da oltre un decennio. I cosiddetti tatuaggi elettronici si collegano alla pelle senza adesivo, sono invisibili e di solito sono fissati con un tatuaggio temporaneo, che consente misurazioni elettriche (e altre misurazioni, come temperatura e stress) utilizzando polimeri molto sottili con elementi circuitali incorporati.
Tuttavia, questi tatuaggi hanno i loro limiti, in particolare non funzionano bene su superfici curve e/o pelose e richiedono un design personalizzato per posizionare gli elettrodi in modo da coprire ampie aree, poiché i biosegnali sono distribuiti geograficamente. Così gli scienziati hanno creato. Ad esempio, nel 2024, i ricercatori stanno sviluppando speciali inchiostri a base di polimeri che possono essere stampati sulla testa di una persona per misurare le onde cerebrali, anche se hanno i capelli. Ciò potrebbe un giorno consentire il monitoraggio EEG mobile al di fuori dell’ambiente clinico, tra le altre potenziali applicazioni.
L’ingegnere meccanico della Penn State Larry Cheng, coautore del nuovo articolo PNAS, lavora da più di 10 anni sulla progettazione di elettrodi per applicazioni di biomonitoraggio, inclusi EEG, ECG (per l’attività cardiaca) ed EMG (per le contrazioni muscolari). L’uso di materiali rigidi, come i metalli, rende il biomonitor stabile, ma si sposta facilmente quando chi lo indossa si muove molto, come durante l’esercizio. Negli ultimi anni, gli idrogel sono emersi come materiali unici, poiché possono assorbire acqua, gonfiarsi ed espandersi con la pelle durante il movimento. Ma gli idrogel si degradano rapidamente e perdono questi benefici con un uso prolungato.
Facile come dipingere il viso
Anche il sudore o i capelli possono ridurre la precisione della registrazione dei biosegnali. Questo perché gli elettrodi commerciali vengono preformati e poi applicati sulla pelle, creando un traferro che indebolisce le letture del sensore. Cheng et al. hanno deciso di sviluppare un proprio inchiostro di responsabilità per affrontare questo problema. Hanno mescolato insieme diversi tipi di polimeri e additivi acidi in una soluzione acquosa di etanolo/alcol polivinilico. PEDOT:PSS—noto anche come poli (3,4-etilendiossitiofene): poli (stirene solfonato)—forniva la conduttività elettrica, insieme al DBSA (acido 4-dodecilbenzensolfonico), che fungeva anche da plastificante per conferire flessibilità all’inchiostro.