La protesi sensibile al tatto e al calore

Basta pensare alle performance (quelle sportive ovviamente, non quelle legali) di Pistorius, o a Elle, l’arto prostetico che permette di nuotare a chi a perso una gamba, per rendersi conto che negli ultimi anni la tecnologia delle protesi sta facendo passi da gigante. La vera sfida in questo campo rimane però lo sviluppo di arti artificiali che permettano non solo di replicare i movimenti di quelli naturali, ma anche di trasmettere al cervello le stesse sensazioni che arriverebbero dall’arto mancante. Un importante passo in avanti in questa direzione arriva da uno studio pubblicato su Nature Communications da un team di ricercatori americani e coreani, in cui viene presentata una nuova pelle sintetica con le stesse caratteristiche elastiche quella naturale, e che contiene al suo interno sensori che permettono di raccogliere dati tattili e termici da inviare (per ora solo potenzialmente) al sistema nervoso, per replicare le sensazioni di un arto vero e proprio.

Fino ad oggi, i tentativi di produrre arti sintetici sensorialmente simili a quelli naturali si erano scontrati con una serie di problemi: bisogna infatti individuare un materiale con un’elasticità paragonabile a quella della pelle vera, e bisogna poi riuscire ad integrarvi dei sensori che con una sensinsibilità e una precisione adeguata a replicare le percezioni umane. Per riuscirvi, gli autori del nuovo studio hanno utilizzato un polimero estremamente flessibile, che al suo interno contiene nanoscopici cristalli di silicio (o nanoribbon) che permettono di integrarvi fino a 400 sensori di tipo differente per millimetro quadro.

Il materiale così ottenuto permette di rivestire facilmente una protesi, ed è in grado di catturare segnali sensoriali mutlimodali (tattili, termici, ma anche di umidità), e di inviarli al sistema nervoso attraverso un sistema di nervi artificiali. Utilizzando delle telecamere da motion capture i ricercatori hanno quindi studiato i movimenti di una mano naturale e il modo in cui la pelle si piega in ogni sua parte, modificando lo spessore della loro pelle artificiale per replicare l’esatta elasticità di quella naturale in ogni punto della protesi. Per garantire la ricezione di sensazioni uguali a quelle di un arto naturale, i ricercatori hanno aggiunto infine al loro materiale una serie di componenti che lo riscaldano, mantenendolo costantemente alla stessa temperatura della nostra pelle.

Il risultato è una mano prostetica rivestita dalla nuova pelle sintetica, in grado di effettuare operazioni complesse come stringere una mano, chiudersi a pugno, battere su una tastiera o tenere una tazza, e di raccogliere e trasmettere sensazioni tattili e termiche.

Secondo gli autori dello studio il nuovo materiale rappresenta la pelle sintetica più sensibile mai realizzata, e potrebbe aprire le porte allo sviluppo di una nuova generazione di protesi capaci di restituire anche le capacità sensoriali di un arto normale. Quello che manca al momento è un sistema per interfacciare efficacemente l’arto prostetico con il sistema nervoso umano, un problema su cui i ricercatori sono già a lavoro attraverso lo sviluppo di un’interfaccia neurale che, sperimentata per ora su topi, avrebbe già dimostrato risultati promettenti.

via Wired.it

Credits immagine: Kim et al.