ダイナミックタトゥーは健康上の脅威について着用者に警告することを約束します

ダイナミックタトゥーは健康上の脅威について着用者に警告することを約束します
それほど遠くない将来、入れ墨はボディーアートだけでなく医療診断装置になる可能性があります。
ゲッティイメージズ経由のLightFieldStudios / iStock

サイエンスフィクション小説で 「ダイヤモンドエイジ」 by Neal Stephenson, body art has evolved into “constantly shifting mediatronic tattoos” – in-skin displays powered by nanotech robopigments.ニールスティーブンソンによって、ボディーアートは「絶えず変化するメディアトロニックタトゥー」に進化しました-ナノテクロボピグメントを搭載した皮膚内ディスプレイ。 In the 25 years since the novel was published, nanotechnology has had time to catch up, and the sci-fi vision of dynamic tattoos is starting to become a reality.小説が出版されてからXNUMX年の間に、ナノテクノロジーは追いつく時間があり、ダイナミックなタトゥーのSFビジョンが現実のものになり始めています。

The first examples of color-changing nanotech tattoos have been developed over the past few years, and they're not just for body art.色を変えるナノテクタトゥーの最初の例は、過去数年にわたって開発されており、ボディアートだけのものではありません。 They have a biomedical purpose.彼らは生物医学的な目的を持っています。 Imagine a tattoo that alerts you to a health problem signaled by a change in your biochemistry, or to radiation exposure that could be dangerous to your health.生化学の変化によって示される健康問題、または健康に危険を及ぼす可能性のある放射線被曝を警告するタトゥーを想像してみてください。

You can't walk into a doctor's office and get a dynamic tattoo yet, but they are on the way.あなたはまだ医者のオフィスに入ってダイナミックなタトゥーを入れることはできませんが、彼らは途中です。 Early proof-of-concept studies provide convincing evidence that tattoos can be engineered, not only to change color, but to sense and convey biomedical information, including the onset of cancer.初期の概念実証研究は、入れ墨が色を変えるだけでなく、癌の発症を含む生物医学的情報を感知して伝達するように設計できるという説得力のある証拠を提供します。

生化学的変化のシグナル伝達

2017年に、研究者は豚から取り除かれた豚皮に入れ墨をしました 色を使用する分子バイオセンサー 皮膚液中のナトリウム、ブドウ糖、またはpHレベルを示します。

2019年に、研究者のチームはその研究を拡大して以下を含めました 入れ墨のためのタンパク質感知と開発されたスマートフォンの読み出し。 This year, they also showed that今年、彼らはまたそれを示しました 電解質レベルは、蛍光タトゥーセンサーで検出できます.

2018年に、生物学者のチームが開発しました 人工皮膚細胞で作られた入れ墨 that darken when they sense an imbalance of calcium caused by certain cancers.彼らが特定の癌によって引き起こされたカルシウムの不均衡を感じるとき、それは暗くなります。 They demonstrated the cancer-detecting tattoo in living mice.彼らは生きているマウスで癌を検出する入れ墨を示しました。

紫外線センサー

私の研究室 is 別の角度からハイテクタトゥーを見る。 We are interested in sensing external harms, such as ultraviolet radiation.私たちは、紫外線などの外部の害を感知することに関心があります。 UV exposure in sunlight and tanning beds is the main risk factor for all types of skin cancer.日光や日焼けベッドでの紫外線曝露は、すべてのタイプの皮膚がんの主な危険因子です。 Nonmelanoma skin cancers are the most common malignancies in the US, Australia and Europe.非黒色腫皮膚がんは、米国、オーストラリア、ヨーロッパで最も一般的な悪性腫瘍です。

UV活性化タトゥーインクは、UV光にさらされるまで見えません。 (動的な入れ墨は、健康上の脅威について着用者に警告することを約束します)UV活性化タトゥーインクは、UV光にさらされるまで見えません。 ジェシーバターフィールド/コロラド大学ボルダー校創発ナノ材料研究所, CC BY-NC-ND

この問題に対処するために、私たちは開発しました UV光でのみ青くなる目に見えないタトゥーインク、肌を保護する必要があるときに警告します。 The tattoo ink contains a UV-activated dye inside of a plastic nanocapsule less than a micron in diameter – or thousandth of a millimeter – about the same size as an ordinary tattoo pigment.タトゥーインクには、プラスチックナノカプセルの内部に、通常のタトゥー顔料とほぼ同じサイズの直径XNUMXミクロン(XNUMX分のXNUMXミリメートル)未満のUV活性化染料が含まれています。

The nanocapsule is needed to make the color-changing tattoo particles large enough.ナノカプセルは、色が変化するタトゥー粒子を十分に大きくするために必要です。 If tattoo pigments are too small, the immune system rapidly clears them from the skin and the tattoo disappears.入れ墨の色素が小さすぎると、免疫系が皮膚から色素を急速に取り除き、入れ墨が消えます。 They are implanted using tattoo machines in the same way as regular tattoos, but they last for only several months before they start to degrade from UV exposure and other natural processes and fade, requiring a “booster” tattoo.それらは通常の入れ墨と同じ方法で入れ墨機を使用して埋め込まれますが、UV曝露やその他の自然なプロセスによって劣化し始め、色あせて「ブースター」入れ墨が必要になるまで、数か月しか持続しません。

I served as the first human test subject for these tattoos.私はこれらの入れ墨の最初の人間の被験者を務めました。 I created “solar freckles” on my forearm – invisible spots that turned blue under UV exposure and reminded me when to wear sunscreen.私は前腕に「太陽のそばかす」を作りました。これは、紫外線にさらされると青くなり、日焼け止めをいつ着用するかを思い出させる目に見えない斑点です。 My lab is also working on invisible UV-protective tattoos that would absorb UV light penetrating through the skin, like a long-lasting sunscreen just below the surface.私の研究室では、表面のすぐ下にある長持ちする日焼け止めのように、皮膚を透過する紫外線を吸収する目に見えない紫外線保護タトゥーにも取り組んでいます。 We're also working on “thermometer” tattoos using temperature-sensitive inks.また、温度感受性インクを使用した「温度計」の入れ墨にも取り組んでいます。 Ultimately, we believe tattoo inks could be used to prevent and diagnose disease.最終的には、タトゥーインクを使用して病気を予防および診断できると考えています。


このTEDxトークでは、著者はUV検出タトゥーを実演します。

一時的なハイテクタトゥー

一時的な転送タトゥーもハイテク革命を受けています。 ウェアラブル電子タトゥー that can sense electrophysiological signals like heart rate and brain activity or monitor hydration and glucose levels from sweat are under development.心拍数や脳活動などの電気生理学的信号を感知したり、汗からの水分補給やブドウ糖レベルを監視したりできるものが開発中です。 They can even be used forそれらはのためにさえ使用することができます モバイルデバイスの制御、たとえば、タトゥーに触れるだけで音楽プレイリストをシャッフルしたり、 発光ボディーアート それは肌を照らします。

The advantage of these wearable tattoos is that they can use battery-powered electronics.これらのウェアラブルタトゥーの利点は、電池式の電子機器を使用できることです。 The disadvantage is that they are much less permanent and comfortable than traditional tattoos.不利な点は、それらが従来の入れ墨よりもはるかに永続的で快適ではないということです。 Likewise, electronic devices that go underneath the skin are being developed by同様に、皮膚の下に入る電子機器はによって開発されています 科学者たち, デザイナー および バイオハッカーズ 同様ですが、移植には侵襲的な外科的処置が必要です。

Tattoos injected into the skin offer the best of both worlds: minimally invasive, yet permanent and comfortable.皮膚に注入された入れ墨は、低侵襲でありながら永続的で快適な、両方の長所を提供します。 New新着 無針の入れ墨の方法 that fire microscopic ink droplets into the skin are now in development.皮膚に微細なインク滴を発射することは現在開発中です。 Once perfected they will make tattooing quicker and less painful.完成すると、入れ墨がより速く、痛みが少なくなります。

毎日使用する準備はできましたか?

The color-changing tattoos in development are also going to open the door to a new kind of dynamic body art.開発中の色が変わるタトゥーも、新しい種類のダイナミックなボディーアートへの扉を開くでしょう。 Now that tattoo colors can be changed by an electromagnetic signal, you'll soon be able to “program” your tattoo's design, or switch it on and off.タトゥーの色を電磁信号で変更できるようになったので、すぐにタトゥーのデザインを「プログラム」したり、オンとオフを切り替えたりできるようになります。 You can proudly display your neck tattoo at the motorcycle rally and still have clear skin in the courtroom.モーターサイクルラリーで首のタトゥーを誇らしげに表示し、法廷で肌をきれいに保つことができます。

As researchers develop dynamic tattoos, they'll need to study the safety of the high-tech inks.研究者がダイナミックなタトゥーを開発するとき、彼らはハイテクインクの安全性を研究する必要があります。 As it is, little is known about the safety of the more than 100 different pigments used in normal tattoo inks.現状では、通常のタトゥーインクに使用されているXNUMX種類以上の顔料の安全性についてはほとんどわかっていません。 Theザ・ 米国食品医薬品局 has not exercised regulatory authority over tattoo pigments, citing other competing public health priorities and a lack of evidence of safety problems with the pigments.他の競合する公衆衛生の優先事項と顔料の安全性の問題の証拠の欠如を引用して、タトゥー顔料に対して規制当局を行使していません。 So US manufacturers can put whatever they want in tattoo inks and sell them without FDA approval.そのため、米国の製造業者は、タトゥーインクに好きなものを入れて、FDAの承認なしに販売することができます。

これまでのところ、 入れ墨が癌を引き起こすという証拠はありませんある研究では、黒い入れ墨が紫外線誘発性の皮膚がんを予防することさえわかっています。 Still, many tattoo inksそれでも、多くのタトゥーインク 危険であることが知られている物質を含むか、分解する、および感染症、アレルギー、肉芽腫などの健康上の合併症は 入れ墨の約2%で見つかりました。 More research is needed to understand the long-term effects of nano- and microimplants in the skin in general.一般的な皮膚におけるナノおよびマイクロインプラントの長期的影響を理解するには、さらなる研究が必要です。

A wave of high-tech tattoos is slowly upwelling, and it will probably keep rising for the foreseeable future.ハイテクタトゥーの波はゆっくりと湧昇しており、おそらく予見可能な将来にわたって上昇し続けるでしょう。 When it arrives, you can decide to surf or watch from the beach.それが到着したら、あなたはサーフィンをするか、ビーチから見るかを決めることができます。 If you do climb on board, you'll be able to check your body temperature or UV exposure by simply glancing at one of your tattoos.船上に登る場合は、タトゥーのXNUMXつをちらっと見るだけで、体温や紫外線への露出を確認できます。会話

著者について

カーソン・J・ブランズ、助教、 コロラド大学ボールダー校

この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.

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