Non era il risultato che volevano gli scienziati.

"Quando abbiamo notato che cambiava colore alla luce, siamo rimasti molto infastiditi", afferma Leila Deravi, assistente professore di chimica e biologia chimica alla Northeastern. Ciò significava che la sostanza non era abbastanza stabile per le applicazioni che Deravi aveva in mente.

Ma la delusione fu di breve durata, poiché Dan Wilson, un ricercatore presso il Kostas Research Institute di Northeastern, si rese presto conto che il risultato poteva essere trasformato in una caratteristica piuttosto che in un bug.

Wilson si è basato sulla reazione chimica indesiderata per creare dispositivi di piccole dimensioni che cambiano colore quando sono stati esposti a una quantità dannosa di radiazioni ultraviolette, aiutando le persone a prevenire i danni alla pelle che causano il cancro. L'invenzione è essenzialmente un minuscolo adesivo che le persone possono apporre su una maglietta, un cappello o un costume da bagno quando escono.

"Sappiamo tutti più o meno che troppo sole in una giornata con indice UV elevato è negativo. Ma non sappiamo necessariamente come si traduca in tempo al sole", afferma Wilson. "Questo ha lo scopo di fornire un'indicazione visiva e qualitativa di quando potresti essere stato al sole troppo a lungo e dovresti considerare di passare un po' di tempo all'ombra o di riapplicare la crema solare."

Lo sviluppo di questo dispositivo è iniziato non con gli umani, ma con i calamari.

A quel tempo, Wilson era un ricercatore post-dottorato associato al Biomaterials Design Group di Deravi. Il team studia come i cefalopodi, creature marine tentacolari come polpi, calamari e seppie, si mimetizzano per mimetizzarsi nel loro ambiente. Con un'attenzione particolare al calamaro, i ricercatori hanno identificato e isolato molti meccanismi, pigmenti e reazioni chimiche che consentono agli animali di alterare il proprio aspetto con facilità.

Quando si è verificata la scoperta tortuosa, Wilson stava testando una sostanza fondamentale per le capacità di cambio colore dei calamari:un pigmento chiamato xantommatina. La piccola molecola conferisce alla pelle del calamaro il suo colore visibile.

Il team di Deravi aveva già scoperto che la xantommatina poteva essere manipolata per cambiare colore e sperava che potesse essere qualcosa che potesse essere integrato nei materiali per una varietà di applicazioni come abbigliamento o altri prodotti di consumo. Ma affinché ciò sia possibile, dice, la xantommatina dovrebbe essere stabile e controllabile in molti ambienti.

Quindi, quando Wilson ha notato che la xantommatina cambiava colore se lasciata sul banco di laboratorio alla luce naturale dell'ambiente, Deravi era inizialmente deluso.

Ma Wilson ha visto questa rivelazione come un'opportunità. Se la sostanza reagisce alla radiazione ultravioletta che è la luce solare, potrebbe essere utilizzata esattamente come sensore per questo. E aveva in mente solo il metodo.

Alla scuola di specializzazione, Wilson ha studiato microfluidica su carta. Ha sfruttato questa conoscenza per costruire un sistema che tinge piccoli pezzi di carta con il pigmento xantommatina e lo attiva con la semplice pressione di un pulsante.

Il dispositivo indossabile ha all'incirca le dimensioni della punta di una delle dita di Wilson. È composto da cinque strati sottili di fogli di plastica accuratamente lavorati e da un pezzo di carta rotondo che è stato trattato con il pigmento e asciugato. Il sensore si attiva quando un utente preme il "pulsante", un piccolo serbatoio di fluido sul bordo del dispositivo. Quella pressione spinge il fluido attraverso canali tagliati in uno strato intermedio di plastica per idratare la carta trattata. Una volta bagnato, reagirà ai raggi UV, passando da un colore giallo/arancione a un rosso quanto più è stato esposto.

La plastica stessa è per lo più realizzata con lo stesso materiale utilizzato per un foglio trasparente per una lavagna luminosa. C'è un semplice strato di base, quindi lo strato del canale, sormontato da uno strato per sigillare tutti i canali ad eccezione di un piccolo foro al centro da cui fuoriesce il fluido. Il quarto strato è un distanziatore, con un ampio foro in cui Wilson posiziona con cura il sensore di carta usando una pinzetta lunga e sottile. Lo strato del sensore è ricoperto da un sottile film di plastica tipicamente utilizzato nelle pareti o nel tetto di una serra. Wilson ha scelto questo materiale perché lascia passare quanta più luce solare possibile.

Wilson ha testato il dispositivo in molte condizioni, descritte in un articolo pubblicato questo mese sulla rivista ACS Sensors e l'ha calibrato per i livelli UV che è probabile che le persone sperimenteranno in una serie di condizioni naturali.

"Penso che tu sia sempre sorpreso da quanto sia un'ora solare sicura", dice. "Dipende molto dal tempo, ma possono volerci pochi minuti."

La protezione solare, tuttavia, aiuta. Wilson ha provato a rivestire il sensore con una crema solare e ha scoperto che il cambio di colore avveniva molto più lentamente. Gli utenti potrebbero applicare la protezione solare sul dispositivo quando applicano la protezione solare sulla propria pelle per far corrispondere la loro applicazione con l'avviso del sensore, afferma.

I ricercatori prevedono che le persone utilizzeranno questo dispositivo per monitorare l'esposizione al sole, ma il sensore potrebbe essere utilizzato anche in altre situazioni in cui è utile misurare l'esposizione alla luce. Ad esempio, le radiazioni UV vengono spesso utilizzate per sterilizzare gli ambienti. Deravi afferma che questi adesivi potrebbero essere utilizzati per indicare quando una superficie è stata esposta ai raggi UV abbastanza a lungo da essere completamente sterilizzata.