I en ikke alt for fjern fremtid kunne tatoveringer blive medicinsk diagnostisk udstyr såvel som kropskunst. LightFieldStudios / iStock via Getty Images

I sci-fi-romanen “Diamantalderen” af Neal Stephenson har kropskunst udviklet sig til "konstant skiftende mediatriske tatoveringer" - skærmbilleder i huden drevet af nanotekniske roboter. I de 25 år, siden romanen blev offentliggjort, har nanoteknologi haft tid til at indhente, og sci-fi-visionen om dynamiske tatoveringer begynder at blive en realitet.

De første eksempler på farveændrende nanotech-tatoveringer er blevet udviklet i løbet af de sidste par år, og de er ikke kun til kropskunst. De har et biomedicinsk formål. Forestil dig en tatovering, der advarer dig om et helbredsproblem signaliseret af en ændring i din biokemi eller strålingseksponering, der kan være farligt for dit helbred.

Du kan ikke gå ind på et lægekontor og få en dynamisk tatovering endnu, men de er på vej. Tidlige proof-of-concept-studier giver overbevisende bevis for, at tatoveringer kan konstrueres, ikke kun for at ændre farve, men for at fornemme og formidle biomedicinsk information, herunder kræftudbrud.

Signalering af biokemiske ændringer

I 2017 tatoverede forskere griseskind, som var blevet fjernet fra grisen, med molekylære biosensorer, der bruger farve for at indikere natrium-, glukose- eller pH-niveauer i hudens væsker.

I 2019 udvidede et team af forskere den undersøgelse til at omfatte protein sensing og udviklede smartphone-udlæsninger til tatoveringer. I år viste de det også elektrolytniveauer kunne påvises med fluorescerende tatoveringssensorer.

I 2018 udviklede et team af biologer en tatovering lavet af konstruerede hudceller der mørkner, når de fornemmer en ubalance i calcium forårsaget af visse kræftformer. De demonstrerede kræftdetekterende tatovering hos levende mus.

UV-strålingssensorer

Mit laboratorium is ser på tech tatoveringer fra en anden vinkel. Vi er interesserede i at registrere eksterne skader, såsom ultraviolet stråling. UV-eksponering i sollys og solarium er den vigtigste risikofaktor for alle typer hudkræft. Ikke-melanom hudkræft er de mest almindelige maligniteter i USA, Australien og Europa.

UV-aktiveret tatoveringsblæk er usynlig, indtil den udsættes for UV-lys. Jesse Butterfield / Laboratory for Emergent Nanomaterials, University of Colorado Boulder, CC BY-NC-ND

For at hjælpe med at løse dette problem udviklede vi os et usynligt tatoveringsblæk, der kun bliver blåt i UV-lys, der advarer dig, når din hud har brug for beskyttelse. Tatoveringsblækket indeholder et UV-aktiveret farvestof inde i en plastisk nanokapsel, der er mindre end en mikron i diameter - eller tusindedel af en millimeter - omtrent samme størrelse som et almindeligt tatoveringspigment.

Nanokapslen er nødvendig for at gøre de farveskiftende tatoveringspartikler store nok. Hvis tatoveringspigmenter er for små, fjerner immunsystemet dem hurtigt fra huden, og tatoveringen forsvinder. De implanteres ved hjælp af tatoveringsmaskiner på samme måde som almindelige tatoveringer, men de varer kun i flere måneder, før de begynder at nedbrydes fra UV-eksponering og andre naturlige processer og falmer, hvilket kræver en "booster" -tatovering.

Jeg fungerede som den første menneskelige testperson for disse tatoveringer. Jeg skabte "solfregner" på min underarm - usynlige pletter, der blev blå under UV-eksponering og mindede mig om, hvornår jeg skulle bære solcreme. Mit laboratorium arbejder også på usynlige UV-beskyttende tatoveringer, der absorberer UV-lys, der trænger gennem huden, som en langvarig solcreme lige under overfladen. Vi arbejder også på "termometer" tatoveringer ved hjælp af temperaturfølsomme blæk. I sidste ende mener vi, at tatoveringsfarver kan bruges til at forebygge og diagnosticere sygdom.

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

Midlertidige højteknologiske tatoveringer

Midlertidige overførselstatoveringer gennemgår også en højteknologisk revolution. Bærbare elektroniske tatoveringer der kan mærke elektrofysiologiske signaler som puls og hjerneaktivitet eller overvåge hydrering og glukoseniveauer fra sved er under udvikling. De kan endda bruges til styring af mobile enheder, for eksempel at blande en musikafspilningsliste ved at trykke på en tatovering eller til selvlysende kropskunst der lyser op i huden.

Fordelen ved disse bærbare tatoveringer er, at de kan bruge batteridrevet elektronik. Ulempen er, at de er meget mindre permanente og komfortable end traditionelle tatoveringer. Ligeledes udvikles elektroniske enheder, der går under huden af forskere, designere , biohackere ens, men de kræver invasive kirurgiske procedurer til implantation.

Tatoveringer injiceret i huden tilbyder det bedste fra begge verdener: minimalt invasiv, men alligevel permanent og behagelig. Ny metoder til nålefri tatovering at mikroskopiske blækdråber i huden nu er under udvikling. Når de er perfekte, vil de gøre tatovering hurtigere og mindre smertefuld.

Klar til daglig brug?

De farveændrende tatoveringer under udvikling åbner også døren til en ny slags dynamisk kropskunst. Nu hvor tatoveringsfarver kan ændres ved hjælp af et elektromagnetisk signal, vil du snart kunne “programmere” din tatoverings design eller tænde og slukke for den. Du kan stolt vise din nakke-tatovering ved motorcykelrallyet og stadig have klar hud i retssalen.

Da forskere udvikler dynamiske tatoveringer, skal de undersøge sikkerheden ved højteknologiske blæk. Som det er, vides der ikke meget om sikkerheden for de mere end 100 forskellige pigmenter, der bruges i normale tatoveringsfarver. Det US Food and Drug Administration har ikke udøvet reguleringsmyndighed over tatoveringspigmenter med henvisning til andre konkurrerende folkesundhedsprioriteter og mangel på bevis for sikkerhedsproblemer med pigmenterne. Så amerikanske producenter kan sætte hvad de vil i tatoveringsfarver og sælge dem uden FDA-godkendelse.

Indtil videre er der intet bevis for, at tatoveringer forårsager kræftog en undersøgelse fandt endda, at sorte tatoveringer beskytter mod UV-induceret hudkræft. Stadig mange tatoveringsfarver indeholder eller nedbrydes til stoffer, der vides at være farligeog helbredskomplikationer inklusive infektion, allergi og granulom har været findes i ca. 2% af tatoveringerne. Mere forskning er nødvendig for at forstå de langsigtede virkninger af nano- og mikroimplantater i huden generelt.

En bølge af højteknologiske tatoveringer styrter langsomt op, og den vil sandsynligvis fortsætte med at stige i overskuelig fremtid. Når den ankommer, kan du beslutte at surfe eller se fra stranden. Hvis du klatrer om bord, kan du kontrollere din kropstemperatur eller UV-eksponering ved blot at kigge på en af ​​dine tatoveringer.

Om forfatteren

Carson J Bruns, adjunkt, University of Colorado Boulder

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.