Una de las limitantes más grandes y hasta el momento insuperable en el desarrollo de los robots de tipo humanoide, lo constituye el hecho de que es prácticamente imposible dotarlos de un sistema sensorial que se aproxime mínimamente al del ser humano, que es capaz de detectar con rapidez y precisión muchísimos de los elementos presentes en su entorno inmediato, tales como olores, insectos, variación climática, etc. Pero esto podría ya estar cambiando, puesto que recientemente se ha informado de un grupo de científicos rusos que han mostrado una 'piel electrónica' revolucionaria dotada con sensores sensacionales.
Un grupo de investigadores de la Universidad Nacional de Investigación de Tecnología Electrónica y la Primera Universidad Médica Estatal de Moscú Séchenov han desarrollado sensores sensibles hechos de material biocompatible que pueden usarse para crear «piel electrónica» y potencialmente eliminar la necesidad de procedimientos de biopsia invasivos, según ha sido reportado en la edición en línea del medio informativo Sputniknews.
La piel es el órgano más grande del cuerpo humano y es capaz de percibir y responder a estímulos ambientales complejos. Los especialistas han revelado que científicos de todo el mundo están trabajando para crear una «piel electrónica» que imite el sistema sensorial humano. Según los investigadores, esta versión electrónica de la piel podría usarse para desarrollar prótesis de próxima generación, medicina personalizada, robótica blanda, inteligencia artificial e interfaces hombre-máquina (como pantallas, así como tecnologías fotovoltaicas y de transistores). También podría aplicarse a sistemas de monitoreo portátiles, gestión de atención médica, ciencias biomédicas y medicina regenerativa, como por ejemplo, para monitorear el movimiento de varias partes del cuerpo, como las extremidades, las articulaciones, el tórax y la deformación del tejido muscular en la terapia posoperatoria.
Al desarrollar la piel electrónica, los especialistas buscan replicar con precisión las funciones del sistema sensorial humano, con los receptores mecánicos más sensibles ubicados en las puntas de la lengua y los dedos humanos, también conocidos como receptores táctiles. La sensibilidad de estos receptores oscila entre 20 y 50 Pascal (Pa) de presión.
Según la universidad, existen numerosos sensores de presión para robótica en todo el mundo con sensibilidades de hasta 10 Pa. Sin embargo, estos sensores tienen bajos niveles de compatibilidad biológica y rangos de operación que no permiten su uso en contextos médicos. Los científicos del Instituto de Sistemas Biomédicos de la Universidad Nacional de Investigación de Tecnología Electrónica y el Instituto de Ingeniería y Tecnologías Biónicas de la Universidad Séchenov han desarrollado dos grupos de sensores sensibles a la deformación: sensores táctiles y estirables. Los resultados de su investigación han sido publicados en la revista Micromachines.
Según los investigadores, los sensores desarrollados se diferencian de los análogos conocidos en que se crean a partir de materiales biológicos o biocompatibles y se pueden aplicar o quitar fácilmente. Permiten el registro de alta precisión de diversas deformaciones y formas de superficie, como estiramiento, flexión, convexidad y concavidad, lo que amplía sus capacidades de diagnóstico.
«El elemento sensible del sensor de deformación desarrollado, es una película de menos de una micra de espesor, hecha de un nanomaterial compuesto que contiene albúmina de suero bovino o celulosa microcristalina o polidimetilsiloxano y un pequeño aditivo (menos del 1%) de nanotubos de carbono», explicó Levan Ichkitidze, profesor asociado del Instituto de Sistemas Biomédicos de la Universidad Nacional de Investigación de Tecnología Electrónica. Agregó que el tratamiento con láser mejora significativamente las propiedades mecánicas y eléctricas de la película.
Para los sensores táctiles, los investigadores lograron sensibilidades de 20-60 Pa y un sistema inteligente de reconocimiento de gestos con una precisión de alrededor del 94%, según los especialistas.
«Estos sensores se pueden usar en cirugía mínimamente invasiva, como asegurar nudos durante procedimientos laparoscópicos, control preciso de instrumentos de corte, recopilación de datos táctiles en el punto de contacto con instrumentos quirúrgicos, cirugía telerrobótica o diagnóstico», amplificó Ichkitidze.
Los autores afirmaron que los sensores, cuando se utilicen en un nuevo tipo de endoscopio, permitirán evitar procedimientos de biopsia invasivos (extracción de células o tejidos del cuerpo con fines de diagnóstico). Esta función la realizará el sensor táctil en forma de matriz formada por numerosos elementos sensibles. Los científicos confían en que tal instrumento tendrá una gran demanda en el campo de la medicina, especialmente en oncología.
Los resultados de la investigación se reflejan en una serie de publicaciones científicas de los años 2022 y 2023 (bioingeniería, nanomateriales, física y mecánica de nuevos materiales y sus aplicaciones), y se realizó como parte del programa de desarrollo de liderazgo académico estratégico «Prioridad 2030».
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