Elettrodi per il monitoraggio a lungo termine degli impulsi elettrici del cuore o dei muscoli sotto forma di tatuaggi temporanei realizzati con una stampante a getto d'inchiostro. Un gruppo di ricerca internazionale che coinvolge TU Graz, Austria, presenta questo nuovo metodo in Scienze avanzate .

Nel caso di metodi diagnostici come l'elettrocardiogramma (ECG) e l'elettromiografia (EMG), gli elettrodi in gel sono il metodo preferito per trasmettere impulsi elettrici dal cuore o dai muscoli. Nella pratica clinica gli elettrodi spesso rigidi e ingombranti limitano notevolmente la mobilità dei pazienti e non sono molto comodi. Poiché il gel sugli elettrodi si asciuga dopo poco tempo, le possibilità di effettuare misurazioni per un periodo più lungo utilizzando questo tipo di elettrodo sono limitate.

Insieme ai ricercatori dell'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) Pontedera, Università degli Studi di Milano e Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa, Francesco Greco dell'Istituto di Fisica dello Stato Solido della TU Graz in Austria presenta un nuovo metodo in Scienze avanzate che eleva la trasmissione di impulsi elettrici dall'uomo alla macchina al livello successivo utilizzando elettrodi per tatuaggi stampati.

Elettrodi per tatuaggi stampati per diagnostica a lungo termine

Nel metodo presentato, i polimeri conduttori sono stampati su carta commerciale per tatuaggi temporanei, producendo così disposizioni di elettrodi singoli o multipli. Le connessioni esterne necessarie per trasmettere i segnali sono integrate direttamente nel tatuaggio. Gli elettrodi del tatuaggio vengono quindi applicati sulla pelle come immagini di trasferimento temporaneo e difficilmente possono essere percepiti da chi li indossa. A causa della loro estrema sottigliezza inferiore a un micrometro, gli elettrodi possono essere adattati perfettamente alla pelle umana irregolare, e può essere applicato anche su parti del corpo dove gli elettrodi tradizionali non sono adatti, per esempio il viso. Francesco Greco, scienziato dei materiali presso l'Istituto di fisica dello stato solido di TU Graz spiega:"Con questo metodo siamo riusciti a fare un grande passo avanti nello sviluppo dell'elettronica epidermica. Siamo sulla strada giusta per realizzare un prodotto estremamente economico, semplice e versatile sistema applicabile che ha un enorme potenziale di mercato." Esiste già un interesse concreto da parte delle aziende biomediche internazionali nello sviluppo condiviso di prodotti commerciabili, riporta il Greco.

Personalizzazione dell'elettronica epidermica

Un'altra caratteristica degli elettrodi per tatuaggi creati dalla stampante è che anche una perforazione del tatuaggio, per esempio attraverso la crescita di un capello, non pregiudica la conduttività dell'elettrodo e la trasmissione del segnale. Ciò è particolarmente rilevante nel caso di applicazioni a lungo termine perché la crescita dei capelli porta a imprecisioni nei risultati utilizzando i metodi di misurazione tradizionali. Trasmissioni impeccabili fino a tre giorni sono state sperimentate nei test del gruppo di ricerca italo austriaco. Questo, spiega Greco, facilita la misurazione dei segnali elettrofisiologici di pazienti e atleti per un periodo più lungo senza limitare o influenzare le loro normali attività. Mediante la stampante potrebbero anche essere prodotti elettrodi di diverse dimensioni e disposizioni e adattati individualmente alla rispettiva parte del corpo su cui deve essere eseguita la misurazione.

Greco descrive l'obiettivo finale della ricerca come segue:"Stiamo lavorando allo sviluppo di elettrodi per tatuaggi senza fili con transistor integrato che consentirebbero sia di inviare che di ricevere segnali. Non solo potremmo misurare gli impulsi con questo metodo, ma potremmo anche stimolare le regioni del corpo in modo mirato".

Francesco Greco dell'Istituto di Fisica dello Stato Solido di TU Graz sta lavorando insieme a questo tema di ricerca con il team di Paolo Cavallari, professore di fisiologia umana all'Università degli Studi di Milano, e il professor Christian Cipriani, direttore dell'Istituto di Biorobotica della Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa, e anche con il suo ex gruppo di ricerca presso l'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) Pontedera.