Татуировки считаются одним из древнейших видов искусства, насчитывающим тысячи лет и практикуемым во многих культурах на протяжении всей истории человечества. Теперь некоторые исследователи полагают, что следующее поколение татуировок будет выполнять не только функцию меток, но и помогать следить за нашим здоровьем.
Создание пигментов для "умных татуировок", которые можно вводить под кожу для мониторинга определенных биомаркеров в организме человека, требует сотрудничества "ученых, инженеров и дизайнеров", - говорит доктор Али Йетисен, исследователь кафедры химического машиностроения Имперского колледжа Лондона.
В его концепции обычные чернила для татуировок заменяются "функциональными материалами", что позволяет создавать "татуировки, меняющие свой цвет в ответ на внешние раздражители", например, изменение уровня сахара в крови у людей с диабетом, контроль функций почек или печени или предупреждение спортсменов об обезвоживании.
Йетисен начал свою работу в качестве постдокторанта-исследователя в Гарвардской медицинской школе. В 2017 году вместе с коллегами из Гарварда и Массачусетского технологического института он представил пробный образец концепции под названием Dermal Abyss. Четыре биосенсора меняли цвет в ответ на "три фрагмента биохимической информации в жидкости организма", включая уровень глюкозы и pH, говорится в сообщении MIT.
"Мы надеемся, что эти инновационные технологии станут общей платформой для использования диагностических технологий", - говорит Йетисен, включая "широкий спектр имплантируемых и инъекционных датчиков, которые могут сообщать и отображать состояние человека в режиме реального времени".
Невидимые чернила
В то время как работа Йетисена и его команды направлена на изучение организма изнутри, исследовательская лаборатория под руководством доктора Карсона Брунса работает над созданием "умных" татуировок, которые помогут отслеживать внешние факторы, такие как радиация или воздействие ультрафиолетовых лучей, являющихся основной причиной рака кожи - "самого распространенного вида рака", по данным Американского онкологического общества.
Брунс, доцент кафедры машиностроения в Университете Колорадо в Боулдере, говорит, что свою первую татуировку он сделал в 19 лет, что вызвало у него любовь к этому искусству, которая перешла в его исследования. В 2020 г. он вошел в состав группы, опубликовавшей работу о маленькой светочувствительной татуировке, получившей название "солнечная веснушка" - "маленькая точка, питающаяся солнечным светом", как описывает ее Брунс. Невидимая в других условиях татуировка проявлялась под воздействием ультрафиолетовых лучей, например, если человек долго находился на солнце, и исчезала после нанесения дополнительного солнцезащитного крема или после выхода на солнце.
Убедившись в безопасности технологии еще до проведения более широких испытаний (по словам Брунса, в США не существует красок для татуировок, одобренных Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США, а его команда использует "нетоксичные материалы медицинского класса, которые уже давно применяются в биомедицине"), Брунс сделал себе несколько татуировок в виде солнечных веснушек, которые продержались примерно шесть-восемь месяцев, после чего, по его словам, исчезли.
После этого команда разработала "умные" пигменты для татуировок, которые, по словам Брунса, могут работать не менее трех лет и могут "включаться и выключаться" путем управления источником света.
В настоящее время эта технология коммерциализируется через новую компанию Magic Ink, созданную в партнерстве с Брунсом, ученым Джесси Баттерфилдом и известным татуировщиком Банг Бангом. По словам Брунса, татуировщики проявляют интерес не только с косметической точки зрения, но и с точки зрения потенциального использования в здравоохранении, в первую очередь в области лучевой терапии. Миллионы пациентов, проходящих лучевую терапию, наносят себе небольшие татуировки, которые помогают лучевым терапевтам точно определять одно и то же место во время каждой процедуры. Но многие пациенты не хотят, чтобы татуировки служили "постоянным напоминанием о травмирующем опыте", объясняет он.
Вместо этого, используя "умные чернила", "вы можете прийти на прием, и ваш лучевой терапевт посветит на татуировку небольшим ультрафиолетовым светом, вы активизируете ее, чтобы она стала видимой, и они смогут выровнять пучок [излучения]", - говорит он, - "а затем, как только ваша лучевая терапия закончится, они могут посветить на вас белым светом, и татуировка исчезнет... до следующего раза, когда вы придете на лечение".
Недавно Брунс получил исследовательскую премию CAREER Национального научного фонда на сумму 605 тыс. долл. Отдельно от компании Magic Ink, которая, по его словам, будет финансировать дополнительные исследования общей безопасности "умных" татуировок. Мы надеемся, что наши результаты в конечном итоге подскажут Magic Ink и всем производителям чернил для татуировок, как в свое время оптимизировать биосовместимость своих пигментов". Magic Ink, вероятно, будет стремиться к получению разрешения FDA в будущем, когда и если в США наконец-то появится прецедент одобрения FDA для пигментов для татуировок", - добавляет он.
"Контрольная лампа двигателя"
По мнению исследователей, преимущество "умных татуировок" перед такими носимыми технологиями, как смарт-часы или мониторы глюкозы, заключается в том, что их невозможно взломать или разрядить батарею.
"Носимые устройства - это прекрасно, - говорит Брунс, - но со временем они становятся неудобными или требуют замены, а имплантаты часто требуют более инвазивных операций. " (Умные татуировки) наиболее удобны, - считает он, - потому что это нечто среднее между носимыми устройствами и имплантатами".
По мнению д-ра Дэниела Крафта, основателя NextMed.Health, платформы, объединяющей новаторов для создания нового образа будущего здравоохранения, "умные татуировки находятся на ранней стадии своего развития, но по мере экспоненциального ускорения развития технологий они могут сыграть значительную роль в сфере здравоохранения и хорошего самочувствия, особенно по мере уменьшения размеров технологии и повышения персонализации и проактивности данных и представлений".
"Недорогие временные татуировки, связанные со здоровьем, могут даже сыграть свою роль в скрининге здоровья, а также в глобальном здравоохранении и общественном здравоохранении с низкими ресурсами", - добавил он в своем электронном письме CNN.
Крафт, не участвовавший в исследованиях Йетисена и Брунса, сравнивает "умные" татуировки, такие как мониторинг уровня глюкозы в крови, предложенный лондонской лабораторией Йетисена, с сигнальной лампочкой "check-engine" в автомобиле, которая может побудить человека принять меры до того, как проблема станет более серьезной.
Предстоящие задачи
Однако, по мнению Йетисена и Брунса, одна из проблем заключается в том, чтобы заставить широкую общественность принять эту технологию. Для некоторых людей и культур татуировка является стигмой, в то время как у других возникают вопросы относительно безопасности инъекций под кожу.
Пока технология Йетисена опробована на свиной коже, а клинические испытания на людях будут проводиться в течение ближайших трех лет, говорит он. Они считаются медицинскими приборами, поэтому вряд ли вы сможете записаться на процедуру в местный тату-салон; вместо этого, по его словам, необходимо обратиться в больницу, где дерматолог сможет ввести биосенсоры в татуировку. Другой проблемой будет обеспечение достаточной точности данных и выводов, что позволит получить "значимые и действенные выводы" для профилактики, диагностики и лечения заболеваний, говорит Крафт, причем для всех типов кожи, включая темные цвета. Он добавляет, что еще одним препятствием на пути к широкому общественному признанию станет необходимость частого повторного нанесения татуировок, поскольку даже традиционные татуировки со временем часто стираются.
В своем нынешнем виде высокотехнологичные чернила Йетисена могут использоваться "лишь от нескольких недель до нескольких месяцев, и через определенное время они впитываются человеческим организмом", - говорит Йетисен. Его команда работает над тем, чтобы продлить этот срок, а также изучает идею использования биолюминесцентных датчиков, вдохновленных природой, которые светятся на коже при определенном освещении.
Он представляет себе будущее, в котором космонавты смогут использовать "умные татуировки" в космосе для определения уровня радиационного облучения, для выявления инфекционных заболеваний у населения или для мониторинга хронических заболеваний.
"Я полагаю, что в ближайшее десятилетие человеческая кожа будет служить интерактивным дисплеем, на котором будет отображаться широкий спектр изменений биомаркеров", - говорит Йетисен.
