В научно-фантастическом романе Нила Стивенсона “Алмазный век” боди-арт превратился в “постоянно меняющиеся медиатронные татуировки” - дисплеи в коже, работающие на нано-робопигментах. За 25 лет, прошедших с момента публикации романа, нанотехнологии успели наверстать упущенное, и научно-фантастическое видение динамических татуировок начинает становиться реальностью.

Первые примеры изменяющих цвет нано-татуировок были разработаны за последние несколько лет, и они предназначены не только для боди-арта. Они имеют медицинское назначение. Представьте себе татуировку, которая предупреждает Вас о проблеме со здоровьем, вызванной изменением вашей биохимии, или о радиационном воздействии, которое может быть опасным для вашего здоровья.

Вы еще не можете войти в кабинет врача и сделать динамическую татуировку, но они уже скоро сможете. Ранние исследования концепции дают убедительные доказательства того, что татуировки могут быть сконструированы не только для изменения цвета, но и для восприятия и передачи биомедицинской информации, включая возникновение рака.

Сигнализация биохимических изменений

В 2017 году исследователи татуировали свиную кожу молекулярными биосенсорами, которые используют цвет, чтобы указать уровень натрия, глюкозы или рН в жидкостях кожи.

В 2019 году группа исследователей расширила это исследование, включив в него белок и разработав считывающие татуировки устройства для смартфонов. В этом году они также показали, что уровень электролита может быть обнаружен с помощью флуоресцентных датчиков.

В 2018 году команда биологов разработала татуировку, сделанную из искусственных клеток кожи, которые темнеют, когда они чувствуют дисбаланс кальция, вызванный некоторыми видами рака. Они продемонстрировали обнаруживающую рак татуировку на живых мышах.

Моя лаборатория смотрит на технические татуировки под другим углом. Мы заинтересованы в ощущении внешнего вреда, такого как ультрафиолетовое излучение. Ультрафиолетовое облучение солнечных лучей и соляриев является основным фактором риска развития всех видов рака кожи. Немеланомный рак кожи является наиболее распространенным злокачественным новообразованием в США, Австралии и Европе.

Серия из четырех панелей показывает УФ-активированную татуировку, появляющуюся в виде звездного узора, стирающуюся, а затем появляющуюся в виде точечного узора

Чтобы помочь решить эту проблему, мы разработали невидимые чернила для татуировки, которые становятся синими только в ультрафиолетовом свете, предупреждая вас, когда ваша кожа нуждается в защите. Чернила татуировки содержат УФ-активированный краситель внутри пластиковой нанокапсулы диаметром менее микрона – или тысячной доли миллиметра – примерно такого же размера, как обычный пигмент татуировки.

Нанокапсула необходима для того, чтобы сделать изменяющие цвет частицы татуировки достаточно большими. Если пигментов татуировки слишком мало, иммунная система быстро отчищает их от кожи, и татуировка исчезает. Они имплантируются с помощью татуировочных машин таким же образом, как и обычные татуировки, но они сохраняются всего несколько месяцев, после чего начинают деградировать от воздействия ультрафиолета и других естественных процессов и исчезать.

Я был первым испытуемым для этих татуировок. Я создал “солнечные веснушки” на предплечье – невидимые пятна, которые синели под воздействием ультрафиолета и напоминали мне, когда нужно пользоваться солнцезащитным кремом. Моя лаборатория также работает над невидимыми УФ-защитными татуировками, которые будут поглощать ультрафиолетовый свет, проникающий через кожу. Мы также работаем над татуировками “термометр”, используя чувствительные к температуре чернила. В конечном счете, мы считаем, что чернила татуировки могут быть использованы для профилактики и диагностики заболеваний.

Временные высокотехнологичные татуировки

Временные татуировки также переживают технологическую революцию. Носимые электронные татуировки, которые могут воспринимать электрофизиологические сигналы, такие как частота сердечных сокращений и мозговая активность, или контролировать уровень гидратации и глюкозы из пота, находятся в стадии разработки. Они могут даже использоваться для управления мобильными устройствами, например, перетасовки музыкального списка воспроизведения при прикосновении к татуировке, или для люминесцентного боди-арта, который освещает кожу.

Преимущество этих носимых татуировок заключается в том, что они могут использовать электронику на батарейках. Недостатком является то, что они гораздо менее постоянны и удобны, чем традиционные татуировки.

Готовы к ежедневному использованию?

Изменяющие цвет татуировки в процессе разработки также откроют двери для нового вида динамичного боди-арта. Теперь, когда цвета татуировки могут быть изменены с помощью электромагнитного сигнала, вы скоро сможете “запрограммировать” дизайн своей татуировки или включать и выключать его. Вы можете с гордостью демонстрировать свою татуировку на шее на мотоциклетном ралли и по-прежнему иметь чистую кожу в зале суда.

Поскольку исследователи разрабатывают динамические татуировки, им нужно будет изучить безопасность высокотехнологичных чернил. Как бы то ни было, мало что известно о безопасности более чем 100 различных пигментов, используемых в обычных татуировочных чернилах. Управление по контролю за продуктами и лекарствами США не осуществляло регулирующие полномочия в отношении пигментов, ссылаясь на другие приоритеты общественного здравоохранения и отсутствие доказательств проблем безопасности пигментов. Таким образом, американские производители могут помещать все, что они хотят, в чернила для татуировок и продавать их без одобрения FDA.

До сих пор нет никаких доказательств того, что татуировки вызывают рак, и одно исследование даже показало, что черные татуировки защищают от рака кожи, вызванного УФ-излучением. Тем не менее, многие чернила для татуировок содержат или разлагаются на вещества, которые, как известно, опасны, и осложнения для здоровья, включая инфекцию, аллергию и гранулему, были обнаружены примерно в 2% татуировок. Необходимы дополнительные исследования, чтобы понять долгосрочные эффекты нано- и микро-имплантатов на кожу в целом.

Волна высокотехнологичных татуировок медленно поднимается, и она, вероятно, будет продолжать расти в обозримом будущем.