Изследователи от Университета на щата Пенсилвания разработиха токопроводящо мастило, което може да се нанася директно върху кожата под формата на цветни рисунки. Нарисуваните татуировки изпълняват ролята на гъвкави чувствителни електроди, способни да отчитат мозъчните сигнали, да проследяват сърдечната дейност и да помагат при управлението на роботизираните протези.

В традиционните медицински сензори се използват твърди метални контакти. Те осигуряват стабилен сигнал, но не се задържат добре върху тялото по време на движение. Като алтернатива учените експериментират с хидрогелове — желеобразен материал, който много добре се огъва и разтяга. Въпреки това хидрогеловете с времето изсъхват, губят еластичността си и започват да се отлепят, особено ако кожата е изпотена или има косми по нея. И в двата случая между сензора и тялото се образува въздушна междина, която изкривява показанията. Новите проводими мастила се нанасят в течно състояние директно върху кожата, като следват нейния микрорелеф.

В мокро състояние мастилото прилича на лепило и изсъхва върху тялото за по-малко от 10 минути — обикновен сешоар може да ускори процеса. Самата течност първоначално е прозрачна, но към нея могат да се добавят всякакви хранителни оцветители. Това позволява да се превърне скучният медицински сензор в боди-арт, което прави технологията особено перспективна за педиатрията.

За да се предават данните към компютър, рисунката се свързва с пореста сребърна тъкан. Мастилото се абсорбира в нея, втвърдява се и здраво фиксира електродите към кожата. Тази метална тъкан може да се разтяга с повече от 150% без да се скъса, а порестата ѝ структура позволява на кожата да „диша“, като свободно пропуска потта и космите. Самата тъкан се свързва с малък електронен модул, който се скрива под дрехите и предава всички събрани данни (ЕКГ на сърцето, ЕЕГ на мозъка или ЕМГ на мускулите) към компютър чрез обикновен Bluetooth.

Приложение в спорта и клиничната медицина

Учените вече са провели серия от тестове. В един от експериментите татуировката непрекъснато и без сривове е записвала кардиограмата на човек в продължение на 12 часа активен ден. В друг тест сензорите на предмишницата са отчитали мускулните съкращения и са предавали команди към роботизирана протеза, позволявайки безконтактно управление на изкуствената ръка. При това авторите на разработката подчертават, че 12 часа — далеч не са пределът за такива електроди.

Основната идея на проекта се състои в разделянето на компонентите: пациентът купува един скъп многократно използваем електронен модул, а самите електроди-рисунки са за еднократна употреба. Една малка бутилка токопроводяща боя може да стигне на човек за цяла седмица. Веднага щом рисунката избледнее или омръзне, тя може просто да се измие със сапун и да се нарисува нова.

В най-близките планове на екипа е да „научи“ интелигентната боя да определя сложните биомаркери, като нивото на глюкозата и хормона на стреса кортизол. Освен приложението в медицината, учените планират да използват това мастило и в селското стопанство. Изследователите имат намерение да създадат „умни растения“ за мониторинг на екологичната обстановка и оценка влиянието на химикалите върху реколтата.