Sappiamo che la fibroina forma film ultrasottili, trasparenti, flessibili e meccanicamente robusti che aderiscono alla cute come un secondo strato e ne assecondano micro-pieghe, sudorazione e trazione. Queste qualità, unite alla biocompatibilità e alla possibilità di modulare il contenuto cristallino β-sheet, la rendono un substrato ideale per e-skin e skintronics. La letteratura dimostra che film/compositi a base di fibroina supportano sensori piezoresistivi, capacitivo-tattili e piattaforme optoelettroniche mantenendo traspirabilità e stabilità superficiale.
Esistono dei dispositivi indossabili creati con questa proteina della seta che monitorano pressione, deformazione, temperatura e biosegnali con drift ridotto grazie alla stabilità del network proteico. Diverse ricerche sono arrivate a dimostrare che e-skin in fibroina non solo rilevano stimoli tattili, ma generano anche energia dall’umidità e dal contatto, abilitando nodi auto-alimentati su pelle. L’integrazione con materiali conduttivi come grafene/rGO o metalli vaporizzati, quando depositati su film di fibroina, massimizza la sensibilità, con limiti di allungamento compatibili con l’epidermide.
Il feedback aptico. Verso una tattilità organica
La fibroina funziona da matrice elastica e acusticamente trasmissiva per attuatori sottili, micro-riscaldatori e vibro-tattile a bassa potenza. L’accoppiamento tra la meccanica morbida del film proteico e gli strati conduttivi stampati consente di creare pattern di feedback localizzati senza irritazione cutanea, con risoluzioni tattili compatibili con applicazioni di riabilitazione e guida aptica. La dimostrazione di piattaforme e-skin sensibili e, in parallelo, attive su substrati di fibroina consolida la fattibilità di sistemi bidirezionali senti-e-rispondi sul corpo.
Nella robotica soffice, si è visto che i substrati di fibroina combinati con strati funzionali estendono il tatto artificiale a shear, scorrimento e micro-vibrazioni. La frontiera si sta spostando verso pelli optoelettroniche capaci di rilevare anche segnali chimici ambientali, integrando canali ottici ed elettronici in membrane sottili. La corrispondenza intrinseca della fibroina semplifica il wrapping su superfici complesse e dita robotiche senza che avvengano fratture nei layer funzionali.
E’ risaputo che la differenza di modulo elastico tra elettrodi tradizionali e tessuti neurali è una causa nota di infiammazione e instabilità cronica. Piattaforme morbide basate su fibroina possono allora ridurre il mismatch meccanico, migliorando di molto l’ancoraggio, e possono fungere da supporti temporanei bio-riassorbibili per array corticali e sonde flessibili. La letteratura su interfacce bio-ispirate e su strategie di stabilità a lungo termine conferma che substrati soffici e biofunzionalizzati attenuano micromovimenti, favorendo il mantenimento del segnale.
Dalla conduzione alla funzionalizzazione
La fibroina può essere resa conduttiva per doping con nanocariche carboniose, metalli e polimeri conduttivi, preservando al contempo la sua architettura proteica. La direzionalità della cristallizzazione e il controllo del contenuto β-sheet permettono di regolare isteresi e stabilità in ambiente umido, con dimostrazioni recenti di dispositivi ad alta sensibilità e con basso rumore meccanico. Queste strategie abilitano anche reticoli per micro-riscaldatori, antenne a radiofrequenza e guide d’onda ottiche ultrafini su supporti proteici.
Anche la sericina, mantenuta pura e controllata nella sua architettura molecolare, agisce come interfaccia bio-adesiva e idratante a bassa impedenza cutanea. Le sue proprietà antiossidanti, antibatteriche e antinfiammatorie proteggono micro-interfacce e siti di contatto prolungati, migliorando comfort, tollerabilità e qualità del segnale. Evidenze clinico-precliniche su gel, film e idrogel di sericina mostrano accelerazione della riparazione tissutale e riduzione dello stress ossidativo, qualità essenziali quando l’elettronica resta a contatto con l’epidermide per giorni o settimane.
La combinazione di substrati in fibroina con rivestimenti e strati interfaciali di sericina suggerisce strategie immune-smart per ridurre la risposta infiammatoria e la fibrosi intorno agli elettrodi. L’impiego poi di coating bioattivi a base di proteine della seta favorisce l’integrazione tissutale e la stabilità a lungo termine, requisito chiave per elettrodi morbidi di registrazione/stimolazione e per ponti sensoriali cutaneo-periferici. L’evidenza sui benefici di superfici biofunzionalizzate su sonde neurali flessibili supporta questo paradigma di design.
Dall’epidermide al cloud clinico
Le pelli elettroniche basate su fibroina, con strati funzionali conduttivi e sericina come interfaccia cutanea, compongono stack sottili che includono sensori multimodali, attuatori aptici, micro-energetica e moduli radio. Questi strati possono essere stampati e anche trasferiti a freddo, mantenendo la loro conformità e la traspirabilità. Nei percorsi clinici di monitoraggio remoto, la qualità del segnale e la stabilità cutanea sono vincoli primari, ed è qui che la coppia fibroina-sericina funziona, nello specifico, proprio come tessuto connettivo digitale che armonizza meccanica, chimica superficiale e bioelettronica, riducendo artefatti e migliorando l’aderenza del paziente.
Il campo si sta ormai muovendo verso pelli che sentono, comunicano e si auto-alimentano, e in prospettiva interagiscono con l’ambiente chimico. L’arrivo di e-skin ottico/elettroniche e di membrane a energia “ambiente” su matrice proteica apre a protesi con tatto realistico, robotica collaborativa più sicura e interfacce neurali gradevoli al tessuto. La specificità della fibroina come matrice strutturale e della sericina come interfaccia bioattiva lascia intravedere piattaforme riassorbibili o a manutenzione minima, con sensori e attuatori che dialogano con la cute e i nervi periferici in modo naturale.
