Nuovi elettrodi tatuabili sul corpo con inchiostri biocompatibili: la ricerca di Sant'Anna e IIT Pontedera

Il team di ricerca del centro IIT di Pontedera guidato da Francesco Greco, ora assistant professor all’University of Technology di Graz (Austria) in collaborazione con Virgilio Mattoli, insieme al gruppo di ricerca dell’Università degli Studi di Milano coordinata da Paolo Cavallari e al team di Christian Cipriani dell'Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, hanno implementato la tecnica attraverso la quale è possibile stampare elettrodi direttamente sulla carta dei tatuaggi trasferibili, mediante stampante a getto di inchiostro che utilizza inchiostri in grado di condurre l’elettricità, organici e compatibili con la pelle.

Lo studio, pubblicato sulla rivista internazionale “Advanced Science”, permette di compiere grandi passi avanti in diverse tecniche di elettrofisiologia usate di frequente,come l’elettromiografia e l’elettrocardiografia. In particolare, unendo l’idea di Francesco Greco di usare la tecnica dei tatuaggi trasferibili per applicare gli elettrodi sulla pelle, all’esperienza nel campo bioingeneristico di Christian Cipriani e all’approccio medico di Paolo Cavallari, sono stati realizzati nuovi sensori ancora più sottili e leggeri in cui connessioni e interconnessioni esterne sono integrate in modo diretto nel tattoo.

I nuovi elettrodi sono flessibili, in grado di aderire alla pelle conformandosi alle sue rugosità e realizzabili nella forma che meglio si adatta alle asperità dell’area del corpo dove devono essere applicati per poter rilevare con miglior precisione il segnale elettrico di interesse, potendo essere applicati anche in parti del corpo un tempo impensabili, per esempio sul volto. Si tratta di sensori asciutti, che riescono a trasmettere correttamente il segnale elettrico per 3 giorni, a differenza dei normali elettrodi che necessitano di un gel per interfacciarsi con la pelle e che mantengono la loro efficienza al massimo per 8 ore prima di asciugarsi. Al termine dell’utilizzo i nuovi sensori vengono lavati via con acqua e sapone, proprio come i comuni tatuaggi temporanei.

Questi nuovi sensori rappresentano inoltre il primo caso di elettrodi perforabili funzionanti. La tecnologia sviluppata consente infatti a peli e capelli di crescere attraverso la superficie dell’elettrodo, aspetto rilevante per attuare elettroencefalogrammi accurati per lungo tempo: spesso la crescita dei capelli dei pazienti sposta l’elettrodo rendendo imprecisa la misurazione.

“Il campo della cosidetta ‘epidermal electronics’, ossia i dispositivi elettronici da indossare a diretto contatto con la pelle, è un campo di ricerca in fortissima espansione. I nostri elettrodi a tatuaggio, grazie alla scelta dei materiali e al processo di stampa usato, rappresentano uno sviluppo interessante anche perché low-cost e facili da applicare e utilizzare” sottolinea Francesco Greco che aggiunge: “Varie aziende biomedicali europee hanno mostrato il loro interesse e stiamo attualmente lavorando con loro per far divenire i nostri tattoos dei veri e propri prodotti, disponibili sul mercato”.

“Il nostro obiettivo per il futuro – racconta Laura Ferrari, prima autrice del paper – è continuare a fare ricerca per realizzare elettrodi tatuabili wireless con transistor integrati, per avere recezione e amplificazione del segnale nello stesso dispositivo”.

“Con i nuovi elettrodi potremo registrare segnali elettrofisiologici sulla pelle dei pazienti e degli atleti per lunghi periodi e senza intralciare o impedire le normali attività – commenta Paolo Cavallari – e nel caso di pazienti che devono sottoporsi spesso a questo tipo di esami o essere monitorati in maniera continuativa, crediamo sia un bel vantaggio.”

“Crediamo inoltre – conclude Christian Cipriani, neo-direttore dell'Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant'Anna – che queste collaborazioni e complementarità scientifiche tra università e IIT dimostrino, ancora una volta, l'importanza strategica della presenza dei centri IIT sul territorio nazionale, in stretto contatto e sinergia con le università stesse”.