У недалекому майбутньому татуювання можуть стати медичними діагностичними приладами, а також боді-артом. LightFieldStudios / iStock через Getty Images

У науково-фантастичному романі “Діамантовий вік” Нілом Стефенсоном, боді-арт перетворився на «постійно мінтуючі медіатронні татуювання» - шкірні дисплеї, що працюють від нанотехнологічних роботопігментів. За 25 років після публікації роману нанотехнології встигли наздогнати, і науково-фантастичне бачення динамічних татуювань починає ставати реальністю.

Перші приклади нанотехнологічних татуювань, що змінюють колір, були розроблені за останні кілька років, і вони стосуються не лише боді-арту. Вони мають біомедичне призначення. Уявіть собі татуювання, яке попереджає вас про проблеми зі здоров’ям, про які свідчить зміна біохімії, або про опромінення, яке може загрожувати вашому здоров’ю.

Ви ще не можете зайти в кабінет лікаря і зробити динамічне татуювання, але вони вже в дорозі. Ранні дослідження, що підтверджують концепцію, дають переконливі докази того, що татуювання можна спроектувати не лише для того, щоб змінити колір, але й для того, щоб відчути та передати біомедичну інформацію, включаючи початок раку.

Сигналізація про біохімічні зміни

У 2017 році дослідники татуювали свинячу шкіру, яку зняли зі свині, с молекулярні біосенсори, що використовують колір для позначення рівня натрію, глюкози або рН у рідинах шкіри.

У 2019 році група дослідників розширила це дослідження, включивши його зондування білків та розроблені показники татуювання на смартфонах. Цього року вони це також показали рівень електроліту можна було виявити за допомогою флуоресцентних датчиків татуювання.

У 2018 році команда біологів розробила татуювання з інженерних клітин шкіри які темніють, коли вони відчувають дисбаланс кальцію, спричинений певними видами раку. Вони продемонстрували татуювання, що виявляє рак, у живих мишей.

Датчики УФ-випромінювання

Моя лабораторія is дивлячись на технічні татуювання з іншого боку. Ми зацікавлені в тому, щоб відчути зовнішню шкоду, таку як ультрафіолетове випромінювання. Вплив ультрафіолету на сонячних променях та соляріях є основним фактором ризику для всіх типів раку шкіри. Немеланомний рак шкіри є найпоширенішими злоякісними захворюваннями в США, Австралії та Європі.

Чорнило для татуювання, яке активується ультрафіолетом, невидиме, поки воно не потрапить під ультрафіолетове світло. Джессі Баттерфілд / Лабораторія нових наноматеріалів, Університет Колорадо, Боулдер, CC BY-NC-ND

Щоб допомогти вирішити цю проблему, ми розробили невидима фарба для татуювання, яка стає синьою лише в УФ-світлі, попереджаючи вас, коли ваша шкіра потребує захисту. Чорнило для татуювання містить ультрафіолетовий барвник всередині пластикової нанокапсули діаметром менше мікрона - або тисячну частку міліметра - приблизно такого ж розміру, як звичайний пігмент для татуювання.

Нанокапсула потрібна, щоб змінити колір частинок татуювання досить великими. Якщо пігментів для татуювання замало, імунна система швидко очищає їх від шкіри, і татуювання зникає. Їх імплантують за допомогою тату-машинок так само, як і звичайні татуювання, але вони тривають лише кілька місяців, перш ніж починають деградувати від впливу ультрафіолетових променів та інших природних процесів і вицвітають, вимагаючи “підсилювального” татуювання.

Я служив першим випробуваним для цих татуювань. Я створив “сонячні веснянки” на передпліччі - невидимі плями, які посиніли під впливом ультрафіолету і нагадали, коли слід носити сонцезахисний крем. У моїй лабораторії також працюють над невидимими захисними від ультрафіолету татуюваннями, які поглинають ультрафіолетове світло, що проникає крізь шкіру, як тривалий сонцезахисний крем прямо під поверхнею. Ми також працюємо над татуюваннями "термометр" із використанням чутливих до температури фарб. Зрештою, ми вважаємо, що фарби для татуювання можуть бути використані для профілактики та діагностики захворювань.

{vembed Y=4CGFPbFqdJ4}
У цьому виступі на TEDx автор демонструє татуювання, яке визначає УФ.

Тимчасові високотехнологічні татуювання

Тимчасові татуювання переносять також революцію високих технологій. Носні електронні татуювання які можуть відчувати електрофізіологічні сигнали, такі як частота серцевих скорочень та мозкова діяльність, або контролювати гідратацію та рівень глюкози від поту. Їх навіть можна використовувати управління мобільними пристроями, наприклад, перемішування списку відтворення музики одним натисканням татуювання або люмінесцентний боді-арт що висвітлює шкіру.

Перевага цих татуювань, що можна носити, полягає в тому, що вони можуть використовувати електроніку на батареях. Недоліком є ​​те, що вони набагато менш постійні та зручні, ніж традиційні татуювання. Подібним чином розробляються електронні пристрої, що йдуть під шкірою Вчені, Дизайнери та біохакери але вони вимагають інвазивних хірургічних процедур для імплантації.

Введені в шкіру татуювання пропонують найкраще з обох світів: малоінвазивне, але постійне та комфортне. Новий безголкові методи татуювання що вогневі мікроскопічні краплі чорнила в шкіру зараз розробляються. Після вдосконалення вони зроблять татуювання швидшим і менш болючим.

Готові до щоденного використання?

Татуювання, що змінюють колір, також відкриває двері для нового виду динамічного боді-арту. Тепер, коли кольори татуювання можуть бути змінені за допомогою електромагнітного сигналу, ви скоро зможете «запрограмувати» дизайн татуювання або увімкнути та вимкнути його. Ви можете з гордістю демонструвати своє татуювання на шиї на мотопробігу, і все ще мати чисту шкіру в залі суду.

Поки дослідники розробляють динамічні татуювання, їм потрібно буде вивчити безпеку високотехнологічних фарб. В даний час мало що відомо про безпеку понад 100 різних пігментів, що використовуються в звичайних фарбах для татуювання. Американська харчова та лікарська справа не здійснював регуляторних повноважень щодо пігментів татуювання, посилаючись на інші конкуруючі пріоритети в галузі охорони здоров'я та відсутність доказів проблем безпеки з пігментами. Тож американські виробники можуть поміщати в фарби для татуювання все, що завгодно, і продавати їх без дозволу FDA.

Поки що є жодних доказів того, що татуювання викликають рак та одне дослідження навіть виявило, що чорні татуювання захищають від раку шкіри, спричиненого УФ. Все-таки багато фарб для татуювання містять або розкладаються до речовин, які, як відомо, є небезпечнимита ускладнення здоров’я, включаючи інфекцію, алергію та гранульому зустрічається приблизно у 2% татуювань. Потрібні додаткові дослідження, щоб зрозуміти довгостроковий вплив нано- та мікроімплантатів на шкіру загалом.

Хвиля високотехнологічних татуювань повільно піднімається, і, ймовірно, вона буде зростати в найближчому майбутньому. Коли він прибуде, ви можете вирішити серфінг або спостерігати з пляжу. Якщо ви все-таки підніметеся на борт, ви зможете перевірити температуру тіла або вплив УФ, просто подивившись на одне з ваших татуювань.

Про автора

Карсон Дж. Бранс, доцент, Університет Колорадо Боулдер

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.