Per la prima volta, un gruppo di scienziati ha sviluppato un inchiostro liquido biocompatibile che può essere stampato direttamente sul cuoio capelluto per misurare l’attività cerebrale. Questo metodo, descritto nella rivista Cell Biomaterials, offre un’alternativa più semplice e confortevole rispetto ai tradizionali elettroencefalogrammi (EEG). Il sistema potrebbe anche aprire nuove opportunità per le applicazioni non invasive delle interfacce cervello-computer.
Il contesto dell’elettroencefalografia tradizionale
L’EEG è una tecnica fondamentale per diagnosticare condizioni neurologiche come epilessia, tumori cerebrali e lesioni al cervello. Tuttavia, il processo tradizionale richiede una preparazione complessa: i tecnici devono misurare il cuoio capelluto, segnare con precisione i punti di applicazione degli elettrodi, e fissarli con colle e gel. Questo sistema, oltre a essere ingombrante, può risultare scomodo per i pazienti, che spesso devono rimanere seduti per ore durante l’esame.
L’evoluzione dei tatuaggi elettronici
Il team guidato dalla professoressa Nanshu Lu dell’Università del Texas ad Austin ha perfezionato la tecnologia dei tatuaggi elettronici (e-tattoo), piccoli sensori applicabili sulla pelle per monitorare segnali corporei. In passato, questi sensori erano stampati su materiali adesivi e poi trasferiti sulla pelle, limitando però la loro applicazione a zone senza peli.
“Progettare materiali compatibili con aree pelose, come il cuoio capelluto, è stato un ostacolo importante,” spiega Lu. Per risolvere questo problema, il team ha sviluppato un inchiostro conduttivo capace di penetrare tra i capelli e aderire direttamente al cuoio capelluto. Una volta asciutto, il materiale funziona come un sensore sottile in grado di rilevare l’attività cerebrale.
Come funziona la stampa dei tatuaggi elettronici sul cuoio capelluto
Grazie a un algoritmo, i ricercatori possono progettare con precisione i punti dove applicare gli elettrodi sul cuoio capelluto. Successivamente, un’apposita stampante a getto d’inchiostro spruzza un sottile strato di inchiostro biocompatibile sui punti designati. Il processo è rapido, non richiede contatto diretto e non provoca alcun disagio ai pazienti.
Per testare l’efficacia del sistema, i ricercatori hanno stampato elettrodi e-tattoo su cinque partecipanti con capelli corti. Hanno inoltre posizionato accanto elettrodi tradizionali per confrontarne le prestazioni. I tatuaggi elettronici si sono dimostrati altrettanto efficaci nel rilevare le onde cerebrali, con una stabilità di segnale che si è mantenuta per almeno 24 ore, superando di gran lunga i sensori convenzionali, che dopo sei ore mostravano segni di deterioramento.
Innovazioni per una maggiore praticità
Il team ha modificato la formula dell’inchiostro per creare “fili” stampati che collegano gli elettrodi a una piccola unità di raccolta dati, eliminando l’uso di lunghi cavi tipici degli EEG. Questo approccio migliora l’efficienza del sistema, riducendo i rischi di interferenze nel segnale. In futuro, i ricercatori prevedono di integrare trasmettitori wireless direttamente nei tatuaggi, rendendo l’intero processo completamente senza fili.
Possibili applicazioni nell’interfaccia cervello-computer
La tecnologia dei tatuaggi elettronici potrebbe rivoluzionare le interfacce cervello-computer, dispositivi che registrano l’attività cerebrale per controllare macchine o sistemi esterni senza movimento fisico. Gli attuali sistemi utilizzano spesso grandi caschi difficili da indossare, ma i tatuaggi elettronici potrebbero sostituirli, stampando i sensori direttamente sul cuoio capelluto. Questo renderebbe la tecnologia più accessibile e pratica per un utilizzo quotidiano.
Prospettive future
Il lavoro del team rappresenta un passo avanti nel rendere più agevoli e versatili le tecnologie per il monitoraggio cerebrale. Oltre alle applicazioni mediche, come la diagnosi di patologie neurologiche, questa innovazione potrebbe aprire nuove opportunità per la comunicazione uomo-macchina, semplificando la progettazione di dispositivi di assistenza avanzata. I risultati dello studio sono stati pubblicati nell’articolo “On-scalp printing of personalized electroencephalography e-tattoos”, disponibile sulla rivista Cell Biomaterials.
