پوست انسان با بیش از 1000 پایانه عصبی، بزرگترین ارتباط حسی مغز با دنیای خارج را نشان می دهد و بازخورد زیادی را از طریق لمس، دما و فشار ارائه می دهد.
اگرچه این عملکردهای پیچیده پوست را به یک اندام حیاتی تبدیل می کند، شبیه سازی آنها نیز یک کار چالش برانگیز است.
محققان دانشگاه A&M تگزاس با استفاده از هیدروژل‌های نانومهندسی که قابلیت‌های حسگر زیستی الکترونیکی و حرارتی قابل تنظیم دارند، پوست الکترونیکی چاپ سه‌بعدی جدیدی (E-Skin) ایجاد کرده‌اند که می‌تواند انعطاف‌پذیر، کشش‌پذیر و واقعی باشد. پوست انسان.
دکتر. آخیلیش غارور، استاد و مدیر تحقیقات گروه مهندسی زیست پزشکی، 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 کند.” این صنعت انقلابی ایجاد کرده و کیفیت زندگی افراد دارای معلولیت را بهبود می بخشد.
کاربردهای آینده E-Skin متنوع است و شامل دستگاه‌های بهداشتی و بهداشتی پوشیدنی است که به طور مداوم علائم حیاتی مانند تحرک، دما، ضربان قلب و فشار خون را کنترل می‌کند و به کاربران بازخورد ارائه می‌کند تا به آنها کمک کند مهارت‌های حرکتی و هماهنگی خود را بهبود بخشند.
غروار می‌گوید الهام‌بخش توسعه E-Skin تمایل به ایجاد رابط‌های پیشرفته‌تر و همه‌کاره‌تر بین فناوری، بدن انسان و محیط زیست بود. هیجان انگیزترین جنبه این تحقیق کاربردهای بالقوه آن در رباتیک، پروتز، فناوری پوشیدنی، ورزش و تناسب اندام، سیستم های امنیتی و دستگاه های سرگرمی است.
فناوری پوست الکترونیکی که در مطالعه ای در مجله Advanced Functional Materials منتشر شده است، در آزمایشگاه Gharvar توسعه یافته است.
ساخت پوست الکترونیکی (e-skin) چالش توسعه مواد بادوام را به همراه دارد که می‌توانند به طور همزمان انعطاف‌پذیری پوست انسان را تقلید کنند، قابلیت‌های سنجش بیوالکتریک را داشته باشند و از تکنیک‌های تولید مناسب برای دستگاه‌های پوشیدنی یا کاشتنی استفاده کنند.
غارور می‌گوید: در گذشته سفتی این سیستم‌ها برای بافت‌های بدن ما بسیار زیاد بود و از انتقال سیگنال جلوگیری می‌کرد و منجر به عدم تطابق مکانیکی در رابط زیستی غیر زنده می‌شد. ما یک استراتژی “پیوند سه گانه” را در سیستم مبتنی بر هیدروژل معرفی کردیم که به ما امکان انجام این کار را می داد یکی غلبه بر محدودیت های کلیدی در زمینه بیوالکترونیک انعطاف پذیر.
استفاده از هیدروژل‌های نانومهندسی به برخی از جنبه‌های چالش برانگیز توسعه پوست الکترونیکی در چاپ سه‌بعدی می‌پردازد، زیرا هیدروژل‌ها می‌توانند ویسکوزیته را تحت تنش برشی در حین ایجاد پوسته الکترونیکی کاهش دهند و امکان جابجایی و جابجایی آسان‌تر را فراهم کنند.
این تیم می‌گوید این ویژگی ساخت ساختارهای الکترونیکی پیچیده دو بعدی و سه بعدی را تسهیل می‌کند که یک جنبه ضروری در بازسازی طبیعت متنوع پوست انسان است.
محققان همچنین “نقایص اتمی” را در نانوکامپوزیت‌های مولیبدن کشف کردند. آنها از سولفید استفاده کردند، ماده‌ای که دارای نقص‌هایی در ساختار اتمی خود است که رسانایی الکتریکی بالایی دارد و از نانوذرات پلی‌دوپامین نیز برای کمک به پوست الکترونیکی برای چسبیدن رطوبت به بافت بدن استفاده می‌شود.
غارور می‌گوید: این نانوذرات مولیبدن و سولفیدهای توسعه‌یافته به‌عنوان عوامل اتصال عرضی برای تشکیل هیدروژل عمل می‌کنند و رسانایی الکتریکی و حرارتی را برای پوست الکترونیکی فراهم می‌کنند.
وی افزود: ما برای اولین بار از آن به عنوان یک جزء کلیدی استفاده می کنیم. توانایی این ماده برای چسبیدن به بافت مرطوب به ویژه برای کاربردهای بالقوه مراقبت های بهداشتی که در آن پوست الکترونیکی باید با سطوح بیولوژیکی پویا و مرطوب سازگار شود و به آن بچسبد بسیار مهم است.