Primo tatuaggio vivente con batteri: la stampa 3D ed i futuri ‘computer vivi’

Un gruppo di ingegneri del MIT ha creato il primo tatuaggio vivente al mondo in grado di cambiare colore in presenza di precisi stimoli chimici. Il primo step di sviluppo prevede un patch stampato in 3D che utilizza un nuovo tipo di inchiostro, composto da cellule viventi geneticamente programmate (batteri vivi e geneticamente modificati). Nel tentativo di realizzare la nuova categoria living tattoo i ricercatori hanno, oltretutto, sviluppato una nuova tecnica di stampa 3D.

Se miscelate con una sospensione di idrogel e sostanze nutritive, le cellule possono essere stampate, strato per strato, per formare strutture e dispositivi tridimensionali interattivi. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Advanced Materials.

I tatuaggi elettronici e le tecnologie basate sull’inchiostro intelligente si stanno rivelando un interessante potenziale per riformulare l’idea dei dispositivi indossabili con sensore. Mentre diversi ingegneri sono impegnati a sperimentare una varietà di materiali reattivi, il team del MIT si è posto una semplice domanda:

le cellule viventi possono essere integrate per un uso funzionale?

Perché l’uso dei batteri per il primo tatuaggio vivente?

Innanzitutto, gli ingegneri del MIT hanno esaminato quali cellule organiche potevano rivelarsi utilizzabili per i loro scopi. Hanno scoperto che le robuste pareti cellulari dei batteri si dimostravano le migliori per questo tipo di utilizzo: sono in grado di sopravvivere alla forza dell’erogatore di una stampante 3D. Oltretutto, i batteri si sono dimostrati perfettamente compatibili con l’idrogel necessario per eseguire un’accurata stampa 3D.

Per testare questa nuova tecnica, i ricercatori hanno creato un patch di cellule batteriche stampato in 3D su uno strato di elastomero a forma di albero. Ogni ramo di questo albero è rivestito di cellule sensibili ad un composto chimico o molecolare diverso. I batteri sono stati programmati per rispondere a diversi stimoli chimici per  ogni ramo dell’albero. Quando il cerotto aderisce alla pelle (esposta a  diverse sostanze chimiche bersaglio) le zone corrispondenti dell’albero si illuminano in risposta.

Una tecnica che potrebbe sviluppare computer viventi

I risultati di questo primo tatuaggio vivente grazie alla stampa tridimensionale suggeriscono al team qualcosa di più ambizioso. Questa nuova tecnica potrebbe essere finalizzata allo sviluppo di una sorta di ‘computer vivente’. Si potrebbero creare strutture complesse contenenti numerosi tipi di cellule ingegnerizzate di varia natura comunicanti tra loro, proprio come succede per i transistor su un microchip.

I ricercatori, guidati da Xuanhe Zhao e Timothy Lu, affermano che la loro tecnica può essere utilizzata per fabbricare materiali attivi da usare nella realizzazione di sensori indossabili e display interattivi.

Tali materiali possono essere modellati con cellule vive ingegnerizzate per rilevare le sostanze chimiche ed inquinanti ambientali, nonché le variazioni di pH e temperatura.

Modelli per materiali viventi reattivi

Il modello interattivo sviluppato dal team – che consente alle cellule di comunicare tra loro all’interno di una data struttura 3-D in una varietà di condizioni – potrebbe servire per progettare materiali viventi reattivi.

“E’ un progetto futuristico ma ci auguriamo di poter stampare piattaforme computazionali viventi che possano essere indossabili” 
afferma Hyunwoo Yuk, uno dei coautori dello studio, laureato al MIT.

Gli impieghi più immediati e pragmatici includono lo sviluppo di adesivi di avvertimento contenenti cellule ingegnerizzate per rispondere ad un determinato ambiente oppure a stimoli chimici, ma anche dispositivi indossabili per il monitoraggio della salute che attivano i segnali in base ad una temperatura specifica e tanto altro ancora.

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