Questi tatuaggi elettronici sono fatti in Italia e funzionano

I trasferelli, i tatuaggi temporanei per decorare la pelle, potrebbero essere utilizzati in ambito medico per monitorare i parametri vitali del corpo umano. Ma come? Stampando elettrodi direttamente sulla carta dei tatuaggi con inchiostri organici speciali capaci di condurre elettricità. Semplice, no?

Questa tecnologia è stata realizzata da un team di ricerca dell’Istituto Italiano di Tecnologia, in collaborazione con Università degli Studi di Milano e Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa. Nei laboratori di Pontedera, i ricercatori hanno messo a punto un sistema per superare alcuni dei problemi più comuni che si riscontrano misurando i parametri elettrici del corpo umano.

Per capire il funzionamento di questi tatuaggi ci siamo recati nei laboratori di Pontedera, a ridosso della ferrovia che collega Pisa e Firenze, dove abbiamo incontrato i ricercatori e le ricercatrici che stanno perfezionando una tecnologia che, nel breve termine, potrebbe rivelarsi molto promettente.

”L’idea mi è venuta giocando con le mie due figlie con dei tatuaggi trasferibili,” spiega Francesco Greco dell’University of Technology di Graz (in Austria), il coordinatore dello studio, ”utilizzando esattamente la stessa carta dei tatuaggi temporanei, invece di stamparci i disegni, abbiamo provato ad applicarci i polimeri conduttivi. L’idea ha funzionato, così, abbiamo sviluppato tatuaggi composti da elettrodi che possono registrare segnali elettrici dal nostro corpo. Il tatuaggio viene assemblato stampando gli elettrodi con i polimeri conduttivi sulla carta per tatuaggi temporanei che usano i bambini e inserendo dei connettori — una piccola porzione che sporge dal tatuaggio in cui mettiamo delle piste di conduttori standard. Questi fili vengono poi collegati agli strumenti di misura.”

Dopo una breve visita della sede dell’IIT assieme ai ricercatori, veniamo condotti in laboratorio per provare i tatuaggi e verificare se, già a questo punto dello sviluppo, mantengono le promesse di rapidità e facilità d’uso. Ad accompagnarci in questa prova pratica sono Virgilio Mattoli, ricercatore dell’IIT e Laura Ferrari, prima autrice dello studio sui tatuaggi, pubblicato su Advanced Science.

Virgilio si presta come “cavia” mentre Laura, con gesti eseguibili da chiunque in pochi istanti, gli applica i trasferelli sui polsi: li bagna con un panno umido e collega i cavi a uno strumento per registrare l’elettrocardiogramma. Il tatuaggio funziona all’istante. Sul monitor compare l’elettrocardiogramma — regolare — di Virgilio. Monitorare il battito cardiaco con i trasferelli è possibile e — cosa ancora più sorprendente — per farlo è bastata una manciata di secondi.

”Il nostro scopo è sviluppare nuovi sensori per l'ambito medicale: gli elettrodi attuali in commercio sono gli stessi con i quali si è iniziato a fare elettrofisiologia negli anni Cinquanta. Nonostante ci sia stata una grande evoluzione in ambiente scientifico, per quanto riguarda la registrazione dei segnali, mancavano da tempo passi avanti sostanziosi,” spiega Laura Ferrari.

”Gli elettrodi utilizzati fino ad oggi comportano molti problemi pratici e hanno una stabilità temporale limitata a qualche ora. Inoltre, sono molto rigidi e ostruiscono i movimenti del corpo. Con i nostri tatuaggi trasferibili abbiamo superato questi ostacoli,” ha aggiunto Laura Ferrari. ”Ora manca un sistema integrato di acquisizione del segnale senza fili ma realizzare un chip per acquisire il segnale e trasmetterlo è una cosa già fattibile ad oggi. In un’ottica più ampia possiamo pensare di includere nel tatuaggio dei sistemi elettronici stampati completamente biomimetici, simili al corpo umano e del tutto impercettibili.”

”Per ora, possiamo monitorare segnali elettrici del corpo come l’elettrocardiogramma, l’elettroencefalogramma e l’elettromiogramma, il movimento dei muscoli registrato tramite gli impulsi elettrici emessi dai muscoli quando si muovono,” precisa Virgilio Mattoli mentre, in meno di due secondi, rimuove il tatuaggio sfregando la pelle con i polpastrelli della mano. ”Ma possono essere utili per monitorare qualsiasi segnale elettrico prodotto dal nostro corpo.“

Uno dei problemi più comuni dell'usare elettrodi normali è la ricrescita pilifera. In sintesi: dopo poco tempo, i peli in ricrescita potrebbero compromettere il corretto funzionamento dell’elettrodo, rendendo vane le misurazioni. Questo problema viene facilmente superato dai tatuaggi sviluppati all’IIT. ”Abbiamo dimostrato che i peli riescono a crescere attraverso il tatuaggio, sfondandolo ma senza distruggerlo. Il nostro tatuaggio continua a funzionare perché l'area sottratta dal pelo in crescita è molto piccola rispetto all'area totale,” chiarisce Laura Ferrari.

”Con gli elettrodi usati fino a oggi poteva essere un problema eseguire registrazioni a lungo termine, soprattutto sulla testa per registrare l'elettroencefalogramma. I peli in crescita spostano letteralmente gli elettrodi dal punto in cui sono stati posizionati e quindi rendono impossibile una registrazione a lungo termine corretta.

I trasferelli sviluppati a Pontedera, invece, funzionano per un tempo minimo di due giorni ”ma si tratta di una stima pessimista. Dipende da tante cose. In fase sperimentale abbiamo tenuto il tatuaggio addosso per due giorni e siamo stati in grado di misurare l’elettromiogramma con risultati continui. Potenzialmente il tatuaggio può resistere più a lungo.”

Il team di ricerca sta già collaborando con alcune aziende europee per alcune applicazioni diverse che sfruttano la stessa idea di base del tatuaggio. Per vederlo sul mercato manca poco tempo e la strada verso una tecnologia indossabile senza limitazioni ai movimenti di alcun tipo sembra già tracciata, visto anche il costo dei tatuaggi sviluppati a Pontedera: meno di cinquanta centesimi di euro l’uno.

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