In die nie te verre toekoms kan tatoeëermerke mediese diagnostiese toestelle sowel as liggaamskuns word. LightFieldStudios / iStock via Getty Images

In die wetenskaplike roman “Die diamanttydperk” deur Neal Stephenson, het liggaams kuns ontwikkel tot 'voortdurend verskuiwende mediatroniese tatoeëermerke' - uitstallings in die vel wat aangedryf word deur nanotegnologie-vervaardigings. In die 25 jaar sedert die roman gepubliseer is, het nanotegnologie tyd gekry om in te haal, en die wetenskaplike visie van dinamiese tatoeëermerke begin werklikheid word.

Die eerste voorbeelde van kleurveranderende nanotegnologie-tatoeëermerke is die afgelope paar jaar ontwikkel en is nie net vir liggaamskuns nie. Hulle het 'n biomediese doel. Stel u voor 'n tatoeëring wat u waarsku oor 'n gesondheidsprobleem wat aangedui word deur 'n verandering in u biochemie, of blootstelling aan bestraling wat gevaarlik vir u gesondheid kan wees.

U kan nog nie by 'n dokter se kantoor instap en 'n dinamiese tatoeëermerk kry nie, maar hulle is op pad. Vroeë bewys-van-konsep-studies lewer oortuigende bewyse dat tatoeëermerke ontwerp kan word, nie net om van kleur te verander nie, maar ook om biomediese inligting aan te dui en oor te dra, insluitend die aanvang van kanker.

Die sein van biochemiese veranderinge

In 2017 het navorsers varkvel, wat van die vark verwyder is, getatoeëer met molekulêre biosensors wat kleur gebruik om natrium-, glukose- of pH-vlakke in die vloeistowwe van die vel aan te dui.

In 2019 het 'n span navorsers die studie uitgebrei om dit in te sluit proteïenwaarneming en ontwikkel slimfoon-uitlesings vir tatoeëermerke. Hierdie jaar het hulle dit ook gewys elektrolietvlakke kon met fluoresserende tatoeëersensors opgespoor word.

In 2018 het 'n span bioloë 'n tatoeëermerk gemaak van ontwerpte velselle wat verdonker as hulle 'n wanbalans in kalsium vind wat deur sekere kankers veroorsaak word. Hulle het die kankerbespeurende tatoeëring by lewende muise getoon.

UV-stralingsensors

My laboratorium is kyk na tegnologiese tatoeëermerke vanuit 'n ander hoek. Ons stel daarin belang om uiterlike skade soos ultravioletstraling op te spoor. UV-blootstelling in sonlig en looierye is die belangrikste risikofaktor vir alle soorte velkanker. Nie-melanoom velkanker is die algemeenste kwaadaardigheid in die VSA, Australië en Europa.

UV-geaktiveerde tattoo ink is onsigbaar totdat dit aan UV-lig blootgestel word. Jesse Butterfield / The Laboratory for Emergent Nanomaterials, Universiteit van Colorado Boulder, CC BY-NC-ND

Ons het ontwikkel om hierdie probleem aan te spreek 'n onsigbare tatoeëermerk-ink wat slegs in UV-lig blou word, waarsku u wanneer u vel beskerm moet word. Die tatoeëermerkinkt bevat 'n UV-geaktiveerde kleurstof in 'n plastiese nanokapsule met 'n deursnee van minder as 'n mikron - of 'n duisendste van 'n millimeter - ongeveer dieselfde grootte as 'n gewone tatoo-pigment.

Die nanokapsule is nodig om die kleurveranderende tattoo deeltjies groot genoeg te maak. As tatoeëermerkpigmente te klein is, verwyder die immuunstelsel dit vinnig van die vel en verdwyn die tatoeëring. Hulle word ingeplant met behulp van tatoeëermasjiene op dieselfde manier as gewone tatoeëermerke, maar dit hou net enkele maande voordat hulle begin afbreek van blootstelling aan UV en ander natuurlike prosesse en vervaag, wat 'n "booster" -tatoo benodig.

Ek was die eerste menslike proefpersoon vir hierdie tatoeëermerke. Ek het "sonsproete" op my onderarm geskep - onsigbare kolle wat onder UV-blootstelling blou geword het en my herinner het wanneer ek sonskerm moes dra. My laboratorium werk ook aan onsigbare UV-beskermende tatoeëermerke wat UV-lig absorbeer wat deur die vel binnedring, soos 'n langdurige sonskerm net onder die oppervlak. Ons werk ook aan "termometer" -tatoeëring met behulp van temperatuurgevoelige ink. Uiteindelik glo ons dat tattoo-ink gebruik kan word om siektes te voorkom en te diagnoseer.

{vembed Y = 4CGFPbFqdJ4}
In hierdie TEDx-toespraak demonstreer die skrywer die UV-opsporende tatoeëring.

Tydelike hoëtegnologie-tatoeëermerke

Tydelike oordrag-tatoeëermerke ondergaan ook 'n hoëtegnologiese rewolusie. Drabare elektroniese tatoeëermerke wat elektrofisiologiese seine soos hartklop en breinaktiwiteit kan waarneem of hidrasie en glukosevlakke van sweet kan monitor, word ontwikkel. Hulle kan selfs gebruik word vir beheer van mobiele toestelle, byvoorbeeld om 'n musieksnitlys met die aanraking van 'n tatoeëring te skuifel, of vir ligliggaam kuns wat die vel verlig.

Die voordeel van hierdie draagbare tatoeëermerke is dat hulle elektroniese batterye kan gebruik. Die nadeel is dat dit baie minder permanent en gemaklik is as tradisionele tatoeëermerke. Net so word elektroniese toestelle wat onder die vel gaan ontwikkel deur wetenskaplikes, ontwerpers en biokrakers eenders, maar hulle benodig indringende chirurgiese prosedures vir inplanting.

Tattoos wat in die vel ingespuit word, bied die beste van twee wêrelde: minimaal indringend, maar tog permanent en gemaklik. Nuut naaldvrye tatoeëermetodes dat mikroskopiese inkdruppels in die vel nou ontwikkel. Sodra dit perfek is, sal dit tatoeëring vinniger en minder pynlik maak.

Gereed vir daaglikse gebruik?

Die kleurveranderende tatoeëermerke wat ontwikkel, gaan ook die deur oopmaak vir 'n nuwe soort dinamiese liggaamskuns. Noudat tatoeëerkleure deur 'n elektromagnetiese sein verander kan word, sal u binnekort die ontwerp van u tatoeëring kan "programmeer" of dit kan in- en uitskakel. U kan met trots u nek-tatoeëermerk tydens die motorfiets-saamtrek vertoon en nog steeds 'n helder vel in die hofsaal hê.

Aangesien navorsers dinamiese tatoeëermerke ontwikkel, moet hulle die veiligheid van hoëtegnologiese ink ondersoek. Soos dit is, is daar min bekend oor die veiligheid van die meer as 100 verskillende pigmente wat in normale tatoeëringinkt gebruik word. Die Amerikaanse Food and Drug Administration het nie reguleringsgesag oor tatoeëermerkpigmente uitgeoefen nie, met verwysing na ander mededingende prioriteite vir openbare gesondheid en 'n gebrek aan bewyse van veiligheidsprobleme met die pigmente. Amerikaanse vervaardigers kan dus alles wat hulle wil in tatoeëerbare ink sit en dit verkoop sonder die FDA-goedkeuring.

Tot dusver is daar geen bewyse dat tatoeëermerke kanker veroorsaak nie, en een studie het selfs bevind dat swart tatoeëermerke beskerm word deur UV-geïnduseerde velkanker. Tog is daar baie tatoeëermerke bevat of afbreek tot stowwe waarvan bekend is dat dit gevaarlik is, en gesondheidskomplikasies insluitend infeksie, allergie en granuloom was gevind in ongeveer 2% van die tatoeëermerke. Meer navorsing is nodig om die langtermyn-effekte van nano- en mikro-inplantings in die vel in die algemeen te verstaan.

'N Golf van hoëtegnologiese tatoeëermerke woel stadig, en dit sal waarskynlik in die afsienbare toekoms aanhou styg. As dit aankom, kan u besluit om van die strand af te surf of te kyk. As u aan boord klim, kan u u liggaamstemperatuur of blootstelling aan UV nagaan deur bloot na een van u tatoeëermerke te kyk.

Oor die skrywer

Carson J Bruns, assistent-professor, Universiteit van Colorado Boulder

Hierdie artikel is gepubliseer vanaf Die gesprek onder 'n Creative Commons lisensie. Lees die oorspronklike artikel.