I en ikke altfor fjern fremtid kan tatoveringer bli medisinsk diagnostisk utstyr så vel som kroppskunst. LightFieldStudios / iStock via Getty Images

I sci-fi-romanen “Diamantalderen” av Neal Stephenson har kroppskunst utviklet seg til “konstant skiftende mediatriske tatoveringer” - skjermer i huden drevet av nanotekniske roboter. I løpet av de 25 årene siden romanen ble utgitt, har nanoteknologi hatt tid til å ta igjen, og sci-fi-visjonen om dynamiske tatoveringer begynner å bli en realitet.

De første eksemplene på fargeskiftende nanoteknetatoveringer har blitt utviklet de siste årene, og de er ikke bare for kroppskunst. De har et biomedisinsk formål. Se for deg en tatovering som varsler deg om et helseproblem signalisert av en endring i biokjemi, eller for strålingseksponering som kan være farlig for helsen din.

Du kan ikke gå inn på et legekontor og få en dynamisk tatovering ennå, men de er på vei. Tidlige bevis på konseptstudier gir overbevisende bevis på at tatoveringer kan konstrueres, ikke bare for å endre farge, men for å fornemme og formidle biomedisinsk informasjon, inkludert kreftutbrudd.

Signaliserer biokjemiske endringer

I 2017 tatoverte forskere griseskinn, som var fjernet fra grisen, med molekylære biosensorer som bruker farge for å indikere natrium-, glukose- eller pH-nivå i hudens væsker.

I 2019 utvidet et team av forskere den studien til å inkludere protein sensing og utviklet smarttelefonavlesninger for tatoveringene. I år viste de også det elektrolyttnivåer kunne oppdages med fluorescerende tatoveringssensorer.

I 2018 utviklet et team av biologer en tatovering laget av konstruerte hudceller som blir mørkere når de opplever en ubalanse i kalsium forårsaket av visse kreftformer. De demonstrerte kreftoppdagende tatovering hos levende mus.

UV-strålingssensorer

Laboratoriet mitt is ser på tekniske tatoveringer fra en annen vinkel. Vi er interessert i å registrere eksterne skader, for eksempel ultrafiolett stråling. UV-eksponering i sollys og solsenger er den viktigste risikofaktoren for alle typer hudkreft. Ikke-melanom hudkreft er de vanligste maligniteter i USA, Australia og Europa.

UV-aktivert tatoveringsblekk er usynlig til den utsettes for UV-lys. Jesse Butterfield / The Laboratory for Emergent Nanomaterials, University of Colorado Boulder, CC BY-NC-ND

For å hjelpe til med å løse dette problemet, utviklet vi et usynlig tatoveringsblekk som bare blir blått i UV-lys, varsler deg når huden din trenger beskyttelse. Tatoveringsblekket inneholder et UV-aktivert fargestoff inne i en nanokapsel av plast som er mindre enn en mikron i diameter - eller tusendels millimeter - omtrent samme størrelse som et vanlig tatoveringspigment.

Nanokapslen er nødvendig for å gjøre de fargeskiftende tatoveringspartiklene store nok. Hvis tatoveringspigmenter er for små, fjerner immunforsvaret dem raskt fra huden og tatoveringen forsvinner. De implanteres ved hjelp av tatoveringsmaskiner på samme måte som vanlige tatoveringer, men de varer bare i flere måneder før de begynner å brytes ned fra UV-eksponering og andre naturlige prosesser og falmer, og krever en "booster" -tatovering.

Jeg fungerte som det første menneskelige testpersonen for disse tatoveringene. Jeg opprettet "solfregner" på underarmen - usynlige flekker som ble blå under UV-eksponering og minnet meg på når jeg skulle bruke solkrem. Laboratoriet mitt jobber også med usynlige UV-beskyttende tatoveringer som vil absorbere UV-lys som trenger inn gjennom huden, som en langvarig solkrem rett under overflaten. Vi jobber også med "termometer" -tatoveringer med temperaturfølsomme blekk. Til slutt tror vi tatoveringsblekk kan brukes til å forebygge og diagnostisere sykdom.

{vembed Y = 4CGFPbFqdJ4}
I denne TEDx-foredraget demonstrerer forfatteren UV-detekterende tatovering.

Midlertidige høyteknologiske tatoveringer

Midlertidige overføringstatoveringer gjennomgår også en høyteknologisk revolusjon. Slitesterke elektroniske tatoveringer som kan føle elektrofysiologiske signaler som hjertefrekvens og hjerneaktivitet eller overvåke hydrering og glukosenivåer fra svette er under utvikling. De kan til og med brukes til kontrollere mobile enheter, for eksempel stokking av en musikkspilleliste ved berøring av en tatovering, eller for selvlysende kroppskunst som lyser opp huden.

Fordelen med disse bærbare tatoveringene er at de kan bruke batteridrevet elektronikk. Ulempen er at de er mye mindre permanente og komfortable enn tradisjonelle tatoveringer. Likeledes utvikles elektroniske enheter som går under huden av forskere, designere og biohackere likt, men de krever invasive kirurgiske prosedyrer for implantasjon.

Tatoveringer injisert i huden gir det beste fra begge verdener: minimalt invasiv, men likevel permanent og behagelig. Ny nålefrie tatoveringsmetoder at brannmikroskopiske blekkdråper i huden nå er under utvikling. Når de er perfekte, vil de gjøre tatovering raskere og mindre smertefull.

Klar til daglig bruk?

De fargeskiftende tatoveringene under utvikling vil også åpne for en ny type dynamisk kroppskunst. Nå som tatoveringsfargene kan endres med et elektromagnetisk signal, vil du snart kunne "programmere" tatoveringens design, eller slå den av og på. Du kan stolt vise nakke-tatoveringen din på motorsykkelrallyet og fortsatt ha klar hud i rettssalen.

Når forskere utvikler dynamiske tatoveringer, må de studere sikkerheten til høyteknologiske blekk. Som kjent er det lite kjent om sikkerheten til de mer enn 100 forskjellige pigmentene som brukes i vanlig tatoveringsblekk. De US Food and Drug Administration har ikke utøvd myndighetsmyndighet over tatoveringspigmenter, med henvisning til andre konkurrerende folkehelseprioriteter og mangel på bevis for sikkerhetsproblemer med pigmentene. Så amerikanske produsenter kan legge hva de vil i tatoveringsblekk og selge dem uten FDA-godkjenning.

Så langt er det ingen bevis for at tatoveringer forårsaker kreftog en studie fant til og med at svarte tatoveringer beskytter mot UV-indusert hudkreft. Likevel, mange tatoveringsblekk inneholder eller brytes ned til stoffer som er kjent for å være farligeog helsekomplikasjoner inkludert infeksjon, allergi og granulom har vært funnet i omtrent 2% av tatoveringene. Mer forskning er nødvendig for å forstå de langsiktige effektene av nano- og mikroimplantater i huden generelt.

En bølge av høyteknologiske tatoveringer svelger sakte opp, og den vil trolig fortsette å stige i overskuelig fremtid. Når den kommer, kan du bestemme deg for å surfe eller se på fra stranden. Hvis du klatrer ombord, kan du kontrollere kroppstemperaturen eller UV-eksponeringen ved å bare kikke på en av tatoveringene dine.

om forfatteren

Carson J Bruns, assisterende professor, University of Colorado Boulder

Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.