PelleArtificiale@UNISA

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PelleArtificiale@UNISA


Dalle piante e dalla pectina si può sviluppare una “pelle artificiale”. Sembra fantascienza, invece è realtà. Un film sottile, trasparente e flessibile in grado di rilevare cambiamenti di temperatura con un meccanismo simile a quello utilizzato dagli organi-sensori delle vipere per riconoscere al buio prede a sangue caldo.

Un importante traguardo per un gruppo di ricercatori del Dipartimento di Farmacia dell’Università di Salerno che insieme ad un team di ricercatori internazionali del Californian Intitute of Technology e del Swiss Federal Insitute di Zurigo hanno condotto ricerche sperimentali i cui risultati sono stati pubblicati in un articolo su Science Robotics, rivista ad altissimo impatto nella comunità scientifica internazionale.

La pectina, ingrediente naturale che troviamo nelle pareti cellulari delle piante e dei frutti e che abitualmente associamo alla caratteristica funzione di addensante della marmellata, è studiata per applicazioni nei prodotti alimentari e farmaceutici da almeno 70 anni, ma nessuno ne aveva scoperto le indiscutibili proprietà elettriche e di sensore di temperatura.

Il nuovo materiale/sensore di temperatura ha una sensibilità e precisione mai ottenuta prima e trova applicazione nella robotica e nelle protesi umane meccaniche artificiali (pelle artificiale). Può essere utilizzato anche come sensore in pazienti con ferite profonde o bruciature per monitorare l'aumento di temperatura quale segnale di una infezione in atto. Caratteristica del materiale è di essere pieghevole in modo da ricoprire esternamente un robot o un arto artificiale e riconoscere se un oggetto che incontra sia appunto un oggetto o un corpo umano (o animale), o una fonte di calore. In altre parole se si avvicina la mano artificiale ricoperta con il film a una fonte di calore (fuoco, oggetti caldi), il materiale ne percepisce la presenza evitando bruciature; esattamente come fa una nostra mano se la si mette sul fuoco e la percezione del dolore la fa allontanare in maniera automatica. Infine un aspetto di non trascurabile importanza è l’economicità di questo nuovo materiale: il suo costo, infatti, è nell'ordine di pochi centesimi per un metro quadrato di materiale.

A differenza di sensori tradizionali e commerciali che rilevano cambiamenti di temperatura in un range di 5°C, il film realizzato è in grado di rilevare cambiamenti minimi (di un ordine inferiore) in un range tra 5 e 50 °C, cosa che lo rende particolarmente interessante per applicazioni biomediche e in robotica. La pectina contiene ioni calcio legati debolmente; un aumento, anche di frazioni di grado di temperatura, rompe localmente i legami rilasciando gli ioni calcio e diminuendo la resistenza elettrica; la corrente elettrica generata può essere misurata attraverso appositi elettrodi inseriti nel film, generando una mappa bidimensionale che con un software dedicato determina la localizzazione precisa della variazione di temperatura.

Molte le applicazioni possibili della nuova pelle artificiale, ancora tutte da esplorare.

Contacts

MARESCA Bruno
Responsabile Scientifico

Chiara Daraio
California Institute of Technology, Pasadena, California

Luca Bonomi
California Institute of Technology, Pasadena, California

Vincenzo Costanza
California Institute of Technology, Pasadena, California

Raffaele Di Giacomo
Swiss Federal Institute of Technology (ETH) of Zurich

Media

Di Giacomo R, Bonanomi L, Costanza V, Maresca B and Daraio C. Biomimetic temperature sensing layer for artificial skins. Science Robotics. 2, DOI: 10.1126/scirobotics.aai9251 Suppl. Mat. http://robotics.sciencemag.org/content/suppDi Giacomo R, Bonanomi L, Costanza V, Maresca B and Daraio C. Biomimetic temperature sensing layer for artificial skins. Science Robotics. 2, DOI: 10.1126/scirobotics.aai9251 Suppl. Mat. http://robotics.sciencemag.org/content/suppPectina