In un futuro non troppo lontano, i tatuaggi potrebbero diventare dispositivi medici diagnostici oltre che body art. LightFieldStudios / iStock tramite Getty Images

Nel romanzo di fantascienza "The Diamond Age" di Neal Stephenson, la body art si è evoluta in "tatuaggi mediatronici in costante mutamento" - display in-skin alimentati da robotica nanotecnologica. Nei 25 anni trascorsi dalla pubblicazione del romanzo, la nanotecnologia ha avuto il tempo di recuperare e la visione fantascientifica dei tatuaggi dinamici sta iniziando a diventare una realtà.

I primi esempi di tatuaggi nanotecnologici che cambiano colore sono stati sviluppati negli ultimi anni e non sono solo per la body art. Hanno uno scopo biomedico. Immagina un tatuaggio che ti avverta di un problema di salute segnalato da un cambiamento nella tua biochimica o di esposizione a radiazioni che potrebbero essere pericolose per la tua salute.

Non puoi ancora entrare in uno studio medico e ottenere un tatuaggio dinamico, ma sono in arrivo. I primi studi di proof-of-concept forniscono prove convincenti che i tatuaggi possono essere progettati, non solo per cambiare colore, ma per rilevare e trasmettere informazioni biomediche, incluso l'insorgenza del cancro.

Segnalazione di cambiamenti biochimici

Nel 2017, i ricercatori hanno tatuato la pelle di cinghiale, che era stata rimossa dal maiale, con biosensori molecolari che utilizzano il colore per indicare i livelli di sodio, glucosio o pH nei fluidi della pelle.

Nel 2019, un team di ricercatori ha ampliato lo studio per includere rilevamento delle proteine ​​e letture smartphone sviluppate per i tatuaggi. Quest'anno lo hanno anche dimostrato i livelli di elettroliti potrebbero essere rilevati con sensori fluorescenti per tatuaggi.

Nel 2018, un team di biologi ha sviluppato un file tatuaggio fatto di cellule epiteliali ingegnerizzate che si scuriscono quando avvertono uno squilibrio del calcio causato da alcuni tumori. Hanno dimostrato il tatuaggio che rileva il cancro nei topi vivi.

Sensori di radiazione UV

Il mio laboratorio is guardando i tatuaggi tecnologici da una diversa angolazione. Siamo interessati a rilevare danni esterni, come le radiazioni ultraviolette. L'esposizione ai raggi UV alla luce del sole e ai lettini abbronzanti è il principale fattore di rischio per tutti i tipi di cancro della pelle. I tumori della pelle diversi dal melanoma sono i tumori maligni più comuni negli Stati Uniti, in Australia e in Europa.

L'inchiostro per tatuaggi attivato dai raggi UV è invisibile fino a quando non viene esposto alla luce UV. Jesse Butterfield / The Laboratory for Emergent Nanomaterials, University of Colorado Boulder, CC BY-NC-ND

Per aiutare a risolvere questo problema, abbiamo sviluppato un inchiostro per tatuaggi invisibile che diventa blu solo alla luce UV, avvisandoti quando la tua pelle ha bisogno di protezione. L'inchiostro per tatuaggi contiene un colorante attivato dai raggi UV all'interno di una nanocapsula di plastica di diametro inferiore a un micron - o millesimo di millimetro - circa della stessa dimensione di un normale pigmento per tatuaggio.

La nanocapsula è necessaria per rendere le particelle del tatuaggio che cambiano colore abbastanza grandi. Se i pigmenti del tatuaggio sono troppo piccoli, il sistema immunitario li elimina rapidamente dalla pelle e il tatuaggio scompare. Vengono impiantati utilizzando macchine per tatuaggi allo stesso modo dei normali tatuaggi, ma durano solo diversi mesi prima che inizino a degradarsi a causa dell'esposizione ai raggi UV e di altri processi naturali e svaniscano, richiedendo un tatuaggio "booster".

Ho servito come primo soggetto umano di prova per questi tatuaggi. Ho creato "lentiggini solari" sul mio avambraccio - macchie invisibili che sono diventate blu sotto l'esposizione ai raggi UV e mi hanno ricordato quando indossare la protezione solare. Il mio laboratorio sta anche lavorando su tatuaggi invisibili con protezione UV che assorbirebbero la luce UV che penetra attraverso la pelle, come una crema solare a lunga durata appena sotto la superficie. Stiamo anche lavorando su tatuaggi "termometrici" utilizzando inchiostri sensibili alla temperatura. In definitiva, crediamo che gli inchiostri per tatuaggi possano essere usati per prevenire e diagnosticare le malattie.

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In questo discorso TEDx, l'autore mostra il tatuaggio che rileva i raggi UV.

Tatuaggi temporanei ad alta tecnologia

Anche i tatuaggi temporanei transfer stanno subendo una rivoluzione high-tech. Tatuaggi elettronici indossabili che possono rilevare segnali elettrofisiologici come la frequenza cardiaca e l'attività cerebrale o monitorare l'idratazione ei livelli di glucosio dal sudore sono in fase di sviluppo. Possono anche essere usati per controllare i dispositivi mobili, ad esempio mescolando una playlist musicale con il semplice tocco di un tatuaggio, o per body art luminescente che illumina la pelle.

Il vantaggio di questi tatuaggi indossabili è che possono utilizzare l'elettronica alimentata a batteria. Lo svantaggio è che sono molto meno permanenti e confortevoli dei tatuaggi tradizionali. Allo stesso modo, vengono sviluppati dispositivi elettronici che vanno sotto la pelle scienziati, designer e gli illustratori veneziani, ed biohacker allo stesso modo, ma richiedono procedure chirurgiche invasive per l'impianto.

I tatuaggi iniettati nella pelle offrono il meglio di entrambi i mondi: minimamente invasivi, ma permanenti e confortevoli. Nuovo metodi di tatuaggio senza ago che le goccioline di inchiostro microscopiche che sparano nella pelle sono ora in fase di sviluppo. Una volta perfezionati, renderanno il tatuaggio più veloce e meno doloroso.

Pronto per l'uso quotidiano?

I tatuaggi che cambiano colore in fase di sviluppo apriranno anche la porta a un nuovo tipo di body art dinamica. Ora che i colori del tatuaggio possono essere modificati da un segnale elettromagnetico, presto sarai in grado di "programmare" il disegno del tuo tatuaggio o di accenderlo e spegnerlo. Puoi mostrare con orgoglio il tuo tatuaggio sul collo al raduno motociclistico e avere ancora la pelle chiara in aula.

Man mano che i ricercatori sviluppano tatuaggi dinamici, dovranno studiare la sicurezza degli inchiostri high-tech. Così com'è, si sa poco sulla sicurezza degli oltre 100 pigmenti diversi utilizzati nei normali inchiostri per tatuaggi. Il US Food and Drug Administration non ha esercitato autorità di regolamentazione sui pigmenti per tatuaggi, citando altre priorità di salute pubblica concorrenti e una mancanza di prove di problemi di sicurezza con i pigmenti. Quindi i produttori statunitensi possono mettere quello che vogliono negli inchiostri per tatuaggi e venderli senza l'approvazione della FDA.

Finora c'è nessuna prova che i tatuaggi causino il cancroe uno studio ha anche scoperto che i tatuaggi neri proteggono dal cancro della pelle indotto dai raggi UV. Tuttavia, molti inchiostri per tatuaggi contenere o degradarsi in sostanze note per essere pericolosee sono state complicazioni di salute tra cui infezioni, allergie e granulomi trovato in circa il 2% dei tatuaggi. Sono necessarie ulteriori ricerche per comprendere gli effetti a lungo termine dei nano e dei microimpianti sulla pelle in generale.

Un'ondata di tatuaggi high-tech si sta lentamente gonfiando e probabilmente continuerà a salire per il prossimo futuro. Quando arriva, puoi decidere di fare surf o guardare dalla spiaggia. Se sali a bordo, sarai in grado di controllare la temperatura corporea o l'esposizione ai raggi UV semplicemente dando un'occhiata a uno dei tuoi tatuaggi.

L'autore

Carson J Bruns, professore assistente, University of Colorado Boulder

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.