پوست انسان با بیش از 1000 پایانه عصبی، بزرگترین ارتباط حسی مغز با دنیای خارج است که بازخورد زیادی را از طریق لمس، دما و فشار ارائه می دهد.
در حالی که این ویژگی های پیچیده پوست را به یک اندام حیاتی تبدیل می کند، شبیه سازی آن را نیز به یک کار چالش برانگیز تبدیل می کند.
محققان دانشگاه تگزاس A&M با استفاده از هیدروژل‌های نانو مهندسی که قابلیت‌های حسگر زیستی الکترونیکی و حرارتی قابل تنظیم را نشان می‌دهند، پوست الکترونیکی جدید با چاپ سه‌بعدی (E-skin) ایجاد کرده‌اند که می‌تواند انعطاف‌پذیر، کشسان و شبیه به زندگی باشد. پوست انسان.
دکتر آخیش 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 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 دستگاه‌های بهداشتی پوشیدنی که به طور مداوم علائم حیاتی مانند تحرک، دما، ضربان قلب و فشار خون را کنترل می‌کنند و برای کمک به بهبود مهارت‌های حرکتی و هماهنگی خود به کاربران بازخورد می‌دهند. برای بهبود
غروار می‌گوید الهام‌بخش توسعه پوست الکترونیکی، تمایل به ایجاد رابط‌های پیشرفته‌تر و همه‌کاره‌تر بین فناوری، بدن انسان و محیط‌زیست است. 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 E-skin که در مطالعه‌ای در مجله Advanced Functional Materials منتشر شد، در آزمایشگاه Gharvar توسعه یافت.
ساخت پوست الکترونیکی (E-skin) شامل چالش‌های توسعه مواد بادوام است که می‌توانند به طور همزمان انعطاف‌پذیری پوست انسان را تقلید کنند، قابلیت‌های سنجش بیوالکتریکی داشته باشند و از تکنیک‌های ساخت 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 و ایجاد ناهماهنگی مکانیکی در سطح مشترک بیو غیر زنده جلوگیری می‌کرد. ما یک استراتژی “تصلاح سه گانه” را به سیستم مبتنی بر هیدروژل معرفی کردیم، که به ما اجازه داد بر یکی از محدودیت های کلیدی در زمینه بیوالکترونیک انعطاف پذیر غلبه کنیم.
استفاده از هیدروژل‌های نانومهندسی به برخی از جنبه‌های چالش برانگیز توسعه پوست الکترونیکی در طول پرینت سه‌بعدی به دلیل توانایی هیدروژل‌ها برای کاهش ویسکوزیته تحت تنش برشی در حین ایجاد E-skin می‌پردازد و امکان جابجایی و جابجایی آسان‌تر را فراهم می‌کند.
این تیم می‌گوید این ویژگی ساخت ساختارهای الکترونیکی پیچیده دو بعدی و سه بعدی را تسهیل می‌کند، یک جنبه ضروری برای تکرار ماهیت چند وجهی پوست انسان.
محققان همچنین از «نقایص اتمی» در نانومجموعه‌های دی سولفید مولیبدن استفاده کردند، ماده‌ای که حاوی نقص‌هایی در ساختار اتمی آن است که رسانایی الکتریکی بالایی دارد و نانوذرات پلی‌دوپامین برای کمک به چسبیدن پوست الکترونیکی به بافت مرطوب بدن. .
غروار می‌گوید: این نانوذرات دی سولفید مولیبدن که به‌طور ویژه طراحی شده‌اند، به‌عنوان اتصال‌دهنده‌های متقاطع 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 های مرطوب به ویژه برای کاربردهای بالقوه مراقبت های بهداشتی که در آن E-skin باید مطابقت داشته باشد و به سطوح بیولوژیکی پویا و مرطوب بچسبد، مهم است.