Sensor biodegradable inspirado en telarañas monitorea señales fisiológicas y controla una mano robótica

Un equipo de la Universidad Nacional de Seúl desarrolló un sensor flexible de presión biodegradable inspirado en la arquitectura de una telaraña natural. El dispositivo, llamado multiscale artificial spider web (MASW), afronta la dificultad de conseguir al mismo tiempo alta sensibilidad, respuesta rápida y estabilidad mecánica. Según el estudio, esa combinación se logró con una estructura de fibras de ácido poliláctico (PLA) fabricadas por electrohilado sobre una malla de cobre y recubiertas con tinta de carbono y nanohilos de plata, lo que forma una red tridimensional capaz de transmitir mejor la presión sin perder resistencia al uso repetido.

La propuesta no se queda en la idea biomimética. En el artículo, el sensor alcanza una sensibilidad de 39.85 kPa⁻¹ en el rango de 0 a 100 kPa, una respuesta de 42 milisegundos, estabilidad durante más de 6000 ciclos de carga y una durabilidad superior a 100 días. Los autores también destacan un consumo máximo de 3.85 mW a presión de trabajo plena, un dato útil si se piensa en wearables o sistemas portátiles de bajo consumo. 

Otro punto fuerte del trabajo es su enfoque ambiental. La base de PLA mostró degradación marcada tras siete días en un medio alcalino usado como modelo de desecho, lo que sugiere que el sensor puede descomponerse después de su vida útil en lugar de acumularse como residuo electrónico. El sistema también mostró buena transpirabilidad, algo que importa cuando un dispositivo está pensado para contacto prolongado con la piel. 

En aplicación práctica, el MASW se usó para registrar en tiempo real pulso, respiración, vocalización y movimiento articular. Después, esas señales se analizaron con una red neuronal tipo Transformer, que en el conjunto de prueba distinguió ocho tipos de pulso y seis estados de movimiento laríngeo con precisión total, según reporta el manuscrito. 

La demostración más ambiciosa fue su integración en una mano robótica. Con uno o varios sensores colocados en los dedos, el sistema convirtió la presión y el ángulo de flexión en señales de control para modular la fuerza de agarre, reproducir distintos gestos e incluso adaptarse a patrones asociados con alteraciones motoras finas, como las observadas en Parkinson. Además, los autores montaron una red inalámbrica basada en Bluetooth con alcance de 10 metros para transmitir y visualizar señales fisiológicas a distancia. En conjunto, el MASW perfila una plataforma para wearables, rehabilitación, interfaces humano-máquina y robótica asistiva con una capa adicional de sostenibilidad.