In nicht allzu ferner Zukunft könnten Tätowierungen sowohl zu medizinischen Diagnosegeräten als auch zu Körperkunst werden. LightFieldStudios / iStock über Getty Images

Im Science-Fiction-Roman "Das Diamantzeitalter" Von Neal Stephenson hat sich die Körperkunst zu „ständig wechselnden mediatronischen Tattoos“ entwickelt - In-Skin-Displays, die von Nanotech-Robopigments angetrieben werden. In den 25 Jahren seit Veröffentlichung des Romans hatte die Nanotechnologie Zeit zum Aufholen, und die Science-Fiction-Vision dynamischer Tätowierungen beginnt Realität zu werden.

Die ersten Beispiele für farbverändernde Nanotech-Tattoos wurden in den letzten Jahren entwickelt und sind nicht nur für die Körperkunst gedacht. Sie haben einen biomedizinischen Zweck. Stellen Sie sich ein Tattoo vor, das Sie auf ein Gesundheitsproblem hinweist, das durch eine Änderung Ihrer Biochemie angezeigt wird, oder auf Strahlenexposition, die für Ihre Gesundheit gefährlich sein könnte.

Sie können noch nicht in eine Arztpraxis gehen und sich ein dynamisches Tattoo machen lassen, aber sie sind unterwegs. Frühe Proof-of-Concept-Studien liefern überzeugende Beweise dafür, dass Tätowierungen nicht nur zum Ändern der Farbe, sondern auch zum Erfassen und Übermitteln biomedizinischer Informationen, einschließlich des Ausbruchs von Krebs, entwickelt werden können.

Signalisierung biochemischer Veränderungen

Im Jahr 2017 tätowierten Forscher Schweinsleder, das vom Schwein entfernt worden war, mit molekulare Biosensoren, die Farbe verwenden um Natrium-, Glukose- oder pH-Werte in den Hautflüssigkeiten anzuzeigen.

Im Jahr 2019 erweiterte ein Forscherteam diese Studie um Protein-Sensing und entwickelte Smartphone-Anzeigen für die Tätowierungen. Dieses Jahr haben sie das auch gezeigt Elektrolytwerte konnten mit fluoreszierenden Tattoo-Sensoren erfasst werden.

Im Jahr 2018 entwickelte ein Team von Biologen eine Tattoo aus künstlichen Hautzellen diese verdunkeln sich, wenn sie ein durch bestimmte Krebsarten verursachtes Ungleichgewicht an Kalzium spüren. Sie zeigten das krebserkennende Tattoo bei lebenden Mäusen.

UV-Strahlungssensoren

Mein Labor is Betrachten von Tech-Tattoos aus einem anderen Blickwinkel. Wir sind daran interessiert, äußere Schäden wie ultraviolette Strahlung zu erfassen. Die UV-Exposition in Sonnenlicht und Solarien ist der Hauptrisikofaktor für alle Arten von Hautkrebs. Nicht-Melanom-Hautkrebs ist die häufigste bösartige Erkrankung in den USA, Australien und Europa.

UV-aktivierte Tätowierfarbe ist unsichtbar, bis sie UV-Licht ausgesetzt wird. Jesse Butterfield / Das Labor für aufstrebende Nanomaterialien, University of Colorado Boulder, CC BY-NC-ND

Um dieses Problem anzugehen, haben wir entwickelt Eine unsichtbare Tätowierungstinte, die nur bei UV-Licht blau wirdund warnt Sie, wenn Ihre Haut geschützt werden muss. Die Tätowierungstinte enthält einen UV-aktivierten Farbstoff in einer Kunststoff-Nanokapsel mit einem Durchmesser von weniger als einem Mikrometer oder einem Tausendstel Millimeter, der ungefähr so ​​groß ist wie ein gewöhnliches Tätowierungspigment.

Die Nanokapsel wird benötigt, um die farbverändernden Tattoo-Partikel groß genug zu machen. Wenn Tätowierungspigmente zu klein sind, entfernt das Immunsystem sie schnell von der Haut und das Tätowieren verschwindet. Sie werden mit Tätowiermaschinen wie normale Tätowierungen implantiert, halten jedoch nur einige Monate, bevor sie sich durch UV-Strahlung und andere natürliche Prozesse verschlechtern und verblassen, was ein „Booster“ -Tattoo erfordert.

Ich diente als erstes menschliches Testobjekt für diese Tätowierungen. Ich habe „Sonnensommersprossen“ auf meinem Unterarm erzeugt - unsichtbare Flecken, die unter UV-Strahlung blau wurden und mich daran erinnerten, wann ich Sonnenschutzmittel tragen sollte. Mein Labor arbeitet auch an unsichtbaren UV-Schutz-Tattoos, die UV-Licht absorbieren, das durch die Haut dringt, wie ein lang anhaltender Sonnenschutz direkt unter der Oberfläche. Wir arbeiten auch an „Thermometer“ -Tattoos mit temperaturempfindlichen Tinten. Letztendlich glauben wir, dass Tätowierfarben verwendet werden können, um Krankheiten vorzubeugen und zu diagnostizieren.

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In diesem TEDx-Vortrag demonstriert der Autor das UV-detektierende Tattoo.

Temporäre Hightech-Tattoos

Temporäre Transfer-Tattoos erleben ebenfalls eine High-Tech-Revolution. Tragbare elektronische Tattoos Das kann elektrophysiologische Signale wie Herzfrequenz und Gehirnaktivität erfassen oder die Flüssigkeitszufuhr und den Glukosespiegel aus Schweiß überwachen. Sie können sogar für verwendet werden Steuerung mobiler GeräteZum Beispiel das Mischen einer Musikwiedergabeliste durch Berühren eines Tattoos oder für lumineszierende Körperkunst das beleuchtet die Haut.

Der Vorteil dieser tragbaren Tattoos ist, dass sie batteriebetriebene Elektronik verwenden können. Der Nachteil ist, dass sie viel weniger dauerhaft und bequem sind als herkömmliche Tätowierungen. Ebenso werden elektronische Geräte entwickelt, die unter die Haut gehen Wissenschaftler, Designer und Biohacker Sie erfordern jedoch invasive chirurgische Eingriffe zur Implantation.

In die Haut injizierte Tattoos bieten das Beste aus beiden Welten: minimal invasiv, aber dauerhaft und komfortabel. Neu nadelfreie Tätowierungsmethoden dass feuermikroskopische Tintentröpfchen in die Haut sind in der Entwicklung. Einmal perfektioniert, machen sie das Tätowieren schneller und schmerzfreier.

Bereit für den täglichen Gebrauch?

Die in der Entwicklung befindlichen farbverändernden Tattoos werden auch die Tür zu einer neuen Art dynamischer Körperkunst öffnen. Jetzt, da die Tätowierungsfarben durch ein elektromagnetisches Signal geändert werden können, können Sie das Design Ihres Tattoos bald „programmieren“ oder ein- und ausschalten. Sie können stolz Ihr Nackentattoo bei der Motorradrallye zeigen und haben trotzdem eine klare Haut im Gerichtssaal.

Wenn Forscher dynamische Tätowierungen entwickeln, müssen sie die Sicherheit der High-Tech-Tinten untersuchen. Über die Sicherheit der mehr als 100 verschiedenen Pigmente, die in normalen Tätowierfarben verwendet werden, ist derzeit wenig bekannt. Das U.S. Food and Drug Administration hat keine Regulierungsbehörde für Tätowierungspigmente ausgeübt, unter Berufung auf andere konkurrierende Prioritäten im Bereich der öffentlichen Gesundheit und auf fehlende Hinweise auf Sicherheitsprobleme mit den Pigmenten. So können US-Hersteller Tattoo-Tinten nach Belieben in die Tätowierfarben geben und verkaufen.

Bisher gibt es Keine Hinweise darauf, dass Tätowierungen Krebs verursachen und Eine Studie fand sogar heraus, dass schwarze Tattoos vor UV-induziertem Hautkrebs schützen. Trotzdem viele Tätowierfarben Substanzen enthalten oder zu Stoffen abbauen, von denen bekannt ist, dass sie gefährlich sindund gesundheitliche Komplikationen wie Infektionen, Allergien und Granulome wurden in etwa 2% der Tätowierungen gefunden. Weitere Forschungsarbeiten sind erforderlich, um die langfristigen Auswirkungen von Nano- und Mikroimplantaten auf die Haut im Allgemeinen zu verstehen.

Eine Welle von High-Tech-Tattoos steigt langsam an und wird wahrscheinlich auf absehbare Zeit weiter zunehmen. Wenn es ankommt, können Sie vom Strand aus surfen oder zuschauen. Wenn Sie an Bord klettern, können Sie Ihre Körpertemperatur oder UV-Strahlung überprüfen, indem Sie einfach auf eines Ihrer Tattoos blicken.

Über den Autor

Carson J Bruns, Assistenzprofessor, University of Colorado Boulder

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