ساخت شبیه ترین پوست مصنوعی به پوست انسان - کنفرانس هکا

پوست انسان با بیش از 1000 پایانه عصبی، بزرگترین ارتباط حسی مغز با دنیای خارج است که به وسیله لمس، دما و فشار، بازخورد زیادی را ارائه می دهد.

در حالی که این ویژگی های پیچیده، پوست را به یک اندام حیاتی تبدیل می نمایند، شبیه سازی آن را نیز به کاری چالش برانگیز تبدیل می نماید.

به نقل از تی ای، پژوهشگران دانشگاه A&M تگزاس با استفاده از هیدروژل های نانومهندسی شده که قابلیت های حسگر زیستی الکترونیکی و حرارتی قابل تنظیم را نشان می دهند، پوست الکترونیکی چاپ شده سه بعدی (E-skin) جدیدی را ایجاد نموده اند که می تواند انعطاف پذیر، کشسان و شبیه به پوست انسان باشد.

دکتر آخیلش گهاروار، استاد و مدیر تحقیقات دپارتمان مهندسی بیومدیکال گفت: توانایی شبیه سازی حس لامسه و ادغام آن در فناوری های مختلف، فرصت های جدیدی را برای تعامل انسان و ماشین و تجربیات حسی پیشرفته باز می نماید. این کار به طور بالقوه می تواند صنایع را متحول کند و کیفیت زندگی افراد دارای معلولیت را بهبود بخشد.

کاربردهای آینده پوست الکترونیکی بسیار گسترده است، از جمله دستگاه های سلامت و بهداشت پوشیدنی که به طور مداوم علائم حیاتی مانند تحرک، دما، ضربان قلب و فشار خون را کنترل می نمایند و به کاربران بازخورد می دهند و به آنها یاری می نمایند مهارت های حرکتی و هماهنگی خود را بهبود بخشند.

گهاروار می گوید: الهام بخش توسعه پوست الکترونیکی، تمایل به ایجاد رابط های پیشرفته تر و همه کاره تر بین فناوری، بدن انسان و محیط زیست است. هیجان انگیزترین جنبه این پژوهش، کاربردهای بالقوه آن در رباتیک، پروتز، فناوری پوشیدنی، ورزش و تناسب اندام، سیستم های امنیتی و دستگاه های تفریح است.

فناوری E-skin که در مطالعه ای در مجله Advanced Functional Materials منتشر شده است، در آزمایشگاه گهاروار پیشرفته است.

ساخت پوست الکترونیکی(E-skin) شامل چالش هایی با توسعه مواد بادوام است که می توانند به طور همزمان انعطاف پذیری پوست انسان را تقلید نمایند، دارای قابلیت های حسگر بیوالکتریکی باشند و از تکنیک های ساخت مناسب برای دستگاه های پوشیدنی یا کاشتنی استفاده نمایند.

گهاروار می گوید: در گذشته، سفتی این سیستم ها برای بافت های بدن ما بسیار زیاد بود و از انتقال سیگنال و ایجاد عدم تطابق مکانیکی در رابط زیستی-غیرزیستی جلوگیری می کرد. ما یک استراتژی تقاطع سه گانه را به سیستم مبتنی بر هیدروژل معرفی کردیم که به ما امکان داد یکی از محدودیت های کلیدی در زمینه بیوالکترونیک انعطاف پذیر را رفع کنیم.

استفاده از هیدروژل های نانومهندسی شده به بعضی از جنبه های چالش برانگیز توسعه پوست الکترونیکی در طول چاپ سه بعدی به علت توانایی هیدروژل ها در کاهش ویسکوزیته تحت تنش برشی در حین ایجاد E-skin می پردازد و امکان جابجایی و دستکاری آسان تر را فراهم می نماید.

این تیم می گوید که این ویژگی ساخت ساختارهای الکترونیکی پیچیده دو بعدی و سه بعدی را که یک جنبه ضروری برای تکرار ماهیت چند وجهی پوست انسان است، تسهیل می نماید.

پژوهشگران بعلاوه از نقص اتمی در نانو مجموعه های مولیبدن دی سولفید استفاده کردند که ماده ای است که حاوی نقص هایی در ساختار اتمی خود است که امکان راهنمایی الکتریکی بالا را فراهم می نماید و از نانوذرات پلی دوپامین نیز برای یاری به چسبیدن پوست الکترونیکی به بافت مرطوب بدن استفاده می گردد.

گهاروار می گوید: این نانوذرات مولیبدن دی سولفید که به شکل خاص و ویژه طراحی شده اند، به عنوان اتصال دهنده های متقابل برای تشکیل هیدروژل عمل می نمایند و رسانایی الکتریکی و حرارتی را به پوست الکترونیکی می دهند.

وی اضافه کرد: ما اولین کسی هستیم که از آن به عنوان یک جزء کلیدی استفاده می کنیم. توانایی این ماده برای چسبندگی به بافت های مرطوب به ویژه برای کاربردهای بالقوه مراقبت های بهداشتی که در آن ها E-skin باید مطابقت داشته باشد و به سطوح بیولوژیکی پویا و مرطوب بچسبد، بسیار مهم است.

5858