Aunque tal vez no hayáis oído hablar de la piel electrónica, los orígenes de este tipo de piel artificial se remontan a «hace mucho tiempo en una galaxia muy muy lejana…». Bueno, quizá no tanto. Año 1980. Las carteleras de cine anuncian la segunda película de una saga que a la postre terminaría siendo todo un éxito: Star Wars: El Imperio Contraataca. Contemplamos con asombro la escena donde Luke Skywalker recibe una prótesis robótica para reemplazar su mano perdida en la épica lucha contra Darth Vader. Sin saberlo, estamos asistiendo a los orígenes de uno de los campos de investigación más prometedores hoy día: la piel electrónica (electronic skin o e-skin). Años más tarde llegarían a la gran pantalla las primeras películas de Terminator, donde se nos presenta un futuro apocalíptico con robots humanoides capaces incluso de autoreparar su piel. Sin duda, una evolución respecto a El hombre de los seis millones de dólares, la serie de televisión que durante los años setenta narró las peripecias de un agente secreto con miembros cibernéticos implantados en su cuerpo por un valor de (¡oh, sorpresa!) seis millones de dólares. ¿Quién no quiso tener por aquel entonces un ojo izquierdo con una lente de veinte aumentos y visión nocturna, unas piernas capaces de correr a cien kilómetros por hora o un brazo derecho con la fuerza de un tanque? Si bien todas estas capacidades resultan sencillas de alcanzar en el celuloide, el desarrollo de la piel electrónica ha conseguido, no sin esfuerzo, que los reemplazos protésicos actuales proporcionen mucho más que una funcionalidad básica o un aspecto agradable (recordemos el garfio a modo de mano de cierto pirata en Peter Pan). Para comprender la relevancia de este logro, nada mejor que conocer en primer lugar las funciones elementales de la piel humana.

La piel es el mayor órgano sensorial del cuerpo humano. Protege a nuestro organismo del medio que lo rodea y nos permite interactuar con el entorno percibiendo una rica variedad de estímulos gracias al sentido del tacto. Para ello cuenta con una serie de receptores sensoriales ―de frío, de calor, de dolor y de presión mecánica― ubicados en las distintas capas de la piel (epidermis, dermis e hipodermis). Estos receptores, bautizados con los nombres de sus descubridores (corpúsculos de Ruffini, de Pacini, de Meissner, etc), no son sino un tipo de células nerviosas encargadas de percibir estímulos y transmitir el impulso nervioso asociado. Tras recibir un estímulo externo, los receptores sensoriales responden generando una señal eléctrica que viaja a través de los miles de neuronas que conforman nuestro sistema nervioso central. Esta señal eléctrica, denominada potencial de acción, contiene información sobre el tipo de estímulo recibido por cada uno de los distintos receptores localizados en la piel. Nuestro cerebro es el encargado de descifrar dicha información una vez recibida la señal, finalizando así un proceso de apenas unas decenas de milisegundos (mil milisegundos equivalen a un segundo). De esta forma podemos percibir sensaciones a través de la forma, tamaño y textura de un objeto ―como la espina de un cactus― o de la temperatura de una superficie ―como la de una plancha de ropa―. En ambos casos, las neuronas motoras del cerebro se activarían resultando en una contracción del músculo responsable de alejar nuestra mano de la fuente de dolor. Dicho de otro modo, al sentir un pinchazo o una quemadura en nuestra piel, nuestro cerebro es plenamente consciente y enseguida nos alerta con un «¡ay, esto pincha!» o «¡ay, esto quema!».

Por lo tanto, podemos definir la piel electrónica como un tipo de piel artificial que pretende imitar —e incluso mejorar— las propiedades de la piel humana empleando para ello diversos componentes electrónicos. Estos componentes se basan fundamentalmente en un conjunto de sensores fabricados e integrados sobre un soporte flexible y elástico, ya que no debemos olvidar que gracias a sus propiedades mecánicas nuestra piel es capaz de doblar y estirar su tejido. En su conjunto, el sistema permite detectar estímulos externos (principalmente táctiles y térmicos) e idealmente transmitir su señal al cerebro. Un cambio en la presión ejercida sobre ella o una variación en la temperatura de su superficie y los materiales que componen la piel electrónica son capaces de generar electricidad mediante un mecanismo de transducción que transforma un tipo de energía (mecánica o térmica) en otro distinto (eléctrica). Gracias a unos finísimos hilos conductores implantados en el cuerpo, denominados electrodos, la señal eléctrica resultante puede transmitirse por su interior hasta alcanzar los nervios periféricos de los músculos, la médula espinal o el cerebro. De la misma forma que un electrizante rayo revivió el cuerpo de la criatura de El doctor Frankenstein, la minúscula corriente eléctrica producida por la piel electrónica devolvería así la capacidad de sentir a determinadas partes de nuestro cuerpo que un día desafortunadamente dejaron de hacerlo.

Efectivamente, parece ciencia ficción… pero no lo es. En la actualidad ya existen prototipos de piel electrónica de mayor o menor complejidad con aplicación potencial en las áreas de salud y bienestar y robótica. ¿Os imagináis un equipo médico utilizando unos guantes quirúrgicos ultrasensibles para llevar a cabo una delicada operación dentro de un quirófano? ¿O un robot inteligente al cuidado de la tercera edad que además de sostener una taza de té sin romperla pueda detectar si su superficie está demasiado caliente? ¿Y un reemplazo protésico que permita no solo imitar las propiedades mecánicas de un brazo, sino además restaurar el sentido del tacto en la persona que lo utilice? Sin duda, una gran noticia para personas que han sufrido la amputación de un brazo o una pierna en un accidente, por ejemplo. También para Sparky, el perro protagonista de la película de animación Frankenweenie a quien de vez en cuando podemos ver cómo se le desprende de manera involuntaria la cola o una oreja de su cosido cuerpo de bull terrier.

Los sensores y circuitos con los que se fabrican estos dispositivos de piel electrónica ya superan con creces muchas de las propiedades de la piel biológica. Pueden estirarse bastante más, sentir variaciones de presión o temperatura prácticamente imperceptibles e incluso autorepararse en cuestión de segundos. Pero puestos a imaginar de verdad, la piel electrónica podría llegar a incorporar nuevas propiedades del todo ausentes en la piel humana, como cambiar de color como un camaleón, brillar en la oscuridad como una luciérnaga o repeler el agua y proteger frente a infecciones como un hipopótamo. El desarrollo de sensores químicos y biológicos en sistemas flexibles y elásticos también permitiría la implementación de versiones diferentes de dispositivos como la lengua electrónica (e-tongue) o la nariz electrónica (e-nose), capaces de detectar determinados compuestos (analitos contaminantes, tóxicos o biomarcadores) presentes en fase líquida o gaseosa, respectivamente.

La imaginación es una de las herramientas más poderosas que se puede utilizar en el mundo de la investigación científica. Todas las personas nacemos con ella y todas nuestras ideas pueden servir como fuente de inspiración de algo extraordinario. El rápido avance en las capacidades de la piel electrónica experimentado en los últimos años hace que la línea que separa la realidad de la ciencia ficción sea cada vez más fina. Y cuanta más fina es, más apasionante será comprender toda la ciencia que hay detrás de muchas películas como las aquí mencionadas.

Referencias:

Chortos & Liu & Bao 2016. Pursuing prosthetic electronic skin. Nature Materials 15: 937-950.

Hammock et al. 2013. The evolution of electronic skin (e-skin): a brief history, design considerations, and recent progress. Advanced Materials 25: 5997-6038.