Tatuaggi e decalcomanie trasferibili sono un pezzo affettuoso della mia infanzia. Chi ha la mia età ricorda ancora quanti “Trasferelli” potevamo mettere su carta per inventare scenari e avventure. Più avanti la parola d’ordine era “R41”, i trasferelli servivano per etichettare le cose. Oggi la tecnica rivive al passo con la tecnologia. Si avvicina l’era dell’elettronica commestibile grazie agli sviluppi di un progetto dell’IIT guidato da Giorgio Bonacchini.
Queste componenti oggi vengono usate per creare tatuaggi intelligenti che servono a diverse applicazioni. Una di queste, del tutto emergente e molto interessante, è l’elettronica commestibile. I “Trasferelli” ora sono costituiti da una sottile pellicola di polimero di etilcellulosa attaccata a un foglio di carta da uno strato di amido idrosolubile o destrina.
Mettere i “Trasferelli” (scusatemi, non riesco a chiamarli in un altro modo) in acqua dissolve lo strato di destrina, consentendo al foglio di essere “trasferito” sulla pelle umana o altri oggetti. Le immagini e il testo possono essere stampati su di loro semplicemente utilizzando una normale stampante a getto d’inchiostro.
Elettronica commestibile
È questa combinazione che ha acceso l’immaginazione in uno studio presso l’Istituto Italiano di Tecnologia a Genova (IIT), con Giorgio Bonacchini come primo autore. Il team è guidato dal Dr.Mario Caironi, titolare di un prestigioso grant (ERC Consolidator) destinato a sviluppare ulteriormente il campo dell’elettronica commestibile.
Il team ha recentemente utilizzato la tecnologia per stampare elettronica commestibile su carta transfer. Ha quindi testato i circuiti elettronici e li ha trasferiti su oggetti commestibili come pillole farmaceutiche e frutta.
I dispositivi elettronici che operano all’interno del tubo digerente non sono affatto nuovi. Per molti anni, i professionisti medici hanno studiato le cosiddette pillole intelligenti contenenti dispositivi (ad esempio queste microsiringhe ingeribili, che distribuiscono il farmaco con più precisione). Dispositivi finora realizzati esclusivamente con componenti a base di silicio, costosi e poco flessibili.
Il team italiano ha usato la stampa a getto d’inchiostro per creare circuiti elettronici su carta transfer.
La prima domanda è facile: è biocompatibile?
Dobbiamo ingerirla, è importante saperlo. Caironi e colleghi sottolineano che il film di etilcellulosa è stato a lungo utilizzato come rivestimento commestibile, anche sulle pillole farmaceutiche.
Ma i circuiti hanno anche altri componenti. Ad esempio, i transistor contengono materiali metallici. Un singolo transistor richiede solo 4 microgrammi di argento, quindi i circuiti semplici dovrebbero contenere ben al di sotto del limite giornaliero delle persone per l’argento. Stampato in microparticelle dovrebbe essere biocompatibile secondo ricerche già fatte. Degli altri quattro polimeri semiconduttori usati dal team due sono biocompatibili, P3HT e polistirene, e due non ancora testati, 29-DPP-TVT e P (NDI2OD-T2).
Sebbene questi siano usati in quantità di picogrammi, sollevano ancora ovvie domande su quanto siano sicuri. Caironi, Bonacchini e colleghi lo sanno bene e si stanno assumendo il compito di valutare come i polimeri interagiscono con il corpo umano. I risultati sono stati finora positivi, ma sono necessarie ulteriori ricerche.
Il team utilizza questi materiali per stampare una varietà di transistor organici e inverter logici su carta transfer, quindi ne verifica le proprietà.
Nuove sfide per l’elettronica commestibile
Ci sono altre verifiche da fare, oltre a quelle di biocompatibilità. Ad esempio, il processo di trasferimento espone i circuiti all’aria, alla luce e all’acqua, che possono compromettere in parte i circuiti. Il team è stato in grado di mitigare questo effetto miscelando polimeri e semiconduttori. La stabilità è ancora variabile, ma i primi passi verso l’elettronica commestibile sono molto più che incoraggianti.
“Questo risultato apre la strada alla realizzazione di robusti circuiti complementari”, affermano i ricercatori. “Questo sistema costituisce una piattaforma semplice e versatile per l’integrazione di circuiti organici completamente stampati su alimenti e farmaci”.
Le possibili applicazioni sono tante
Per me si tratta di un lavoro entusiasmante. Questi circuiti potrebbero monitorare all’istante il grado di maturazione di un frutto, o la commestibilità e la deperibilità di cibi e prodotti. Sarebbe un colpo mortale agli sprechi alimentari. L’elettronica commestibile potrebbe anche permettere la somministrazione di farmaci in modi più mirati, o analisi di vario tipo direttamente nell’apparato digerente.
Naturalmente, resta ancora molto lavoro da fare, in particolare sulle batterie commestibili che dovrebbero fornire l’alimentazione per questo tipo di circuiti. Potrebbero essere probabilmente alimentati con sistemi di energia piezoelettrica che generano energia dal movimento del corpo, o addirittura dal suono. In ogni caso, come detto, è un grande passo avanti per il futuro dell’elettronica commestibile e stampata, nonché per la tracciabilità dei prodotti e la trasparenza della catena di approvvigionamento.
