In de niet al te verre toekomst zouden tatoeages zowel medische diagnostische apparaten als body art kunnen worden. LightFieldStudios / iStock via Getty Images

In de sciencefictionroman "The Diamond Age" door Neal Stephenson, is lichaamskunst geëvolueerd tot "constant veranderende mediatronische tatoeages" - in-skin displays aangedreven door nanotech robopigments. In de 25 jaar sinds de roman werd gepubliceerd, heeft nanotechnologie tijd gehad om de achterstand in te halen en begint de sci-fi-visie van dynamische tatoeages werkelijkheid te worden.

De eerste voorbeelden van van kleur veranderende nanotech-tatoeages zijn de afgelopen jaren ontwikkeld en ze zijn niet alleen voor body art. Ze hebben een biomedisch doel. Stel je een tatoeage voor die je waarschuwt voor een gezondheidsprobleem dat wordt gesignaleerd door een verandering in je biochemie, of door blootstelling aan straling die gevaarlijk kan zijn voor je gezondheid.

Je kunt nog geen dokterspraktijk binnenlopen en een dynamische tatoeage krijgen, maar ze zijn onderweg. Vroege proof-of-concept-onderzoeken leveren overtuigend bewijs dat tatoeages kunnen worden ontworpen, niet alleen om van kleur te veranderen, maar ook om biomedische informatie, waaronder het ontstaan ​​van kanker, aan te voelen en over te brengen.

Signalering van biochemische veranderingen

In 2017 hebben onderzoekers de varkenshuid, die van het varken was verwijderd, getatoeëerd met moleculaire biosensoren die kleur gebruiken om natrium-, glucose- of pH-waarden in de huidvloeistoffen aan te geven.

In 2019 breidde een team van onderzoekers dat onderzoek uit met proteïnedetectie en ontwikkelde smartphone-uitlezingen voor de tatoeages. Dit jaar lieten ze dat ook zien elektrolytniveaus kunnen worden gedetecteerd met fluorescerende tatoeagesensoren.

In 2018 ontwikkelde een team van biologen een tatoeage gemaakt van kunstmatige huidcellen die donkerder worden als ze een onbalans van calcium voelen, veroorzaakt door bepaalde kankers. Ze toonden de kankerdetecterende tatoeage bij levende muizen aan.

UV-stralingssensoren

Mijn lab is technische tatoeages vanuit een andere hoek bekijken. We zijn geïnteresseerd in het detecteren van externe schade, zoals ultraviolette straling. UV-blootstelling in zonlicht en zonnebanken is de belangrijkste risicofactor voor alle soorten huidkanker. Niet-melanome huidkankers zijn de meest voorkomende maligniteiten in de VS, Australië en Europa.

UV-geactiveerde tattoo-inkt is onzichtbaar totdat deze wordt blootgesteld aan UV-licht. Jesse Butterfield / The Laboratory for Emergent Nanomaterials, University of Colorado Boulder, CC BY-NC-ND

Om dit probleem aan te pakken, hebben we ontwikkeld een onzichtbare tattoo-inkt die alleen blauw wordt in UV-licht, om u te waarschuwen wanneer uw huid bescherming nodig heeft. De tatoeage-inkt bevat een UV-geactiveerde kleurstof in een plastic nanocapsule met een diameter van minder dan een micron - of een duizendste van een millimeter - ongeveer even groot als een gewoon tatoeagepigment.

De nanocapsule is nodig om de van kleur veranderende tattoo-deeltjes groot genoeg te maken. Als tatoeagepigmenten te klein zijn, verwijdert het immuunsysteem ze snel van de huid en verdwijnt de tatoeage. Ze worden op dezelfde manier geïmplanteerd met tattoo-machines als gewone tatoeages, maar ze gaan slechts enkele maanden mee voordat ze beginnen te degraderen door UV-blootstelling en andere natuurlijke processen en vervagen, waardoor een 'booster'-tatoeage nodig is.

Ik diende als eerste menselijke proefpersoon voor deze tatoeages. Ik creëerde "zonne-sproeten" op mijn onderarm - onzichtbare plekken die blauw werden onder UV-blootstelling en die me eraan herinnerden wanneer ik zonnebrandcrème moest dragen. Mijn lab werkt ook aan onzichtbare UV-beschermende tatoeages die UV-licht absorberen dat door de huid dringt, als een langdurige zonnebrandcrème net onder het oppervlak. We werken ook aan 'thermometer'-tatoeages met temperatuurgevoelige inkt. Uiteindelijk geloven we dat tatoeage-inkten kunnen worden gebruikt om ziekten te voorkomen en te diagnosticeren.

{besloten Y=4CGFPbFqdJ4}
In deze TEDx-talk demonstreert de auteur de UV-detecterende tatoeage.

Tijdelijke hightech-tatoeages

Tijdelijke transfertatoeages ondergaan ook een hightech-revolutie. Draagbare elektronische tatoeages die elektrofysiologische signalen zoals hartslag en hersenactiviteit kunnen waarnemen of hydratatie en glucosespiegels van zweet kunnen volgen, zijn in ontwikkeling. Ze kunnen er zelfs voor worden gebruikt mobiele apparaten besturen, bijvoorbeeld het in willekeurige volgorde afspelen van een muziekafspeellijst met een druk op een tatoeage, of for lichtgevende body art dat verlicht de huid.

Het voordeel van deze draagbare tatoeages is dat ze elektronica op batterijen kunnen gebruiken. Het nadeel is dat ze veel minder permanent en comfortabel zijn dan traditionele tatoeages. Evenzo worden elektronische apparaten ontwikkeld die onder de huid gaan wetenschappers, ontwerpers en biohackers hetzelfde, maar ze vereisen invasieve chirurgische procedures voor implantatie.

Tatoeages die in de huid worden geïnjecteerd, bieden het beste van twee werelden: minimaal invasief, maar toch permanent en comfortabel. Nieuw naaldloze tatoeëermethoden die microscopisch kleine inktdruppeltjes in de huid vuren, zijn nu in ontwikkeling. Eenmaal geperfectioneerd, zullen ze het tatoeëren sneller en minder pijnlijk maken.

Klaar voor alledaags gebruik?

De van kleur veranderende tatoeages die in ontwikkeling zijn, zullen ook de deur openen naar een nieuw soort dynamische lichaamskunst. Nu tattoo-kleuren kunnen worden veranderd door een elektromagnetisch signaal, kun je binnenkort het ontwerp van je tattoo 'programmeren' of het aan en uit zetten. Je kunt met trots je nektatoeage laten zien op de motorrally en toch een heldere huid hebben in de rechtszaal.

Terwijl onderzoekers dynamische tatoeages ontwikkelen, zullen ze de veiligheid van de high-tech inkten moeten bestuderen. Er is echter weinig bekend over de veiligheid van de meer dan 100 verschillende pigmenten die in normale tatoeage-inkten worden gebruikt. De Amerikaanse Food and Drug Administration heeft geen regelgevende autoriteit uitgeoefend over tatoeagepigmenten, daarbij andere concurrerende prioriteiten op het gebied van de volksgezondheid genoemd en een gebrek aan bewijs van veiligheidsproblemen met de pigmenten. Dus Amerikaanse fabrikanten kunnen alles wat ze willen in tatoeage-inkten stoppen en deze verkopen zonder goedkeuring van de FDA.

Tot dusver is er geen bewijs dat tatoeages kanker veroorzaken en een studie wees zelfs uit dat zwarte tatoeages beschermen tegen door UV veroorzaakte huidkanker. Toch veel tattoo-inkten bevatten of worden afgebroken tot stoffen waarvan bekend is dat ze gevaarlijk zijn, en gezondheidscomplicaties, waaronder infectie, allergie en granuloom gevonden in ongeveer 2% van de tatoeages. Meer onderzoek is nodig om de langetermijneffecten van nano- en micro-implantaten in de huid in het algemeen te begrijpen.

Een golf van hightech-tatoeages is langzaam aan het opwellen en zal in de nabije toekomst waarschijnlijk blijven stijgen. Als het aankomt, kunt u besluiten om te surfen of vanaf het strand te kijken. Als je toch aan boord klimt, kun je je lichaamstemperatuur of UV-blootstelling controleren door simpelweg naar een van je tatoeages te kijken.

Over de auteur

Carson J Bruns, universitair docent, Universiteit van Colorado Boulder

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.