"Электронная кожа", напечатанная на 3D-принтере

Кожа человека имеет более тысячи нервных окончаний, что делает ее самым большим органом чувств, связанным с внешней средой. Осязание, давление и температура обеспечивают разнообразную обратную связь. Кожа является важным органом благодаря своим сложным свойствам, которые также затрудняют ее воспроизведение.

Американские ученые из Техасского университета A&M с помощью 3D-принтера создали "электронную кожу" (E-skin), которая может растягиваться, сгибаться и чувствовать, как человеческая кожа. Они использовали для этого наноинженерные гидрогели, обладающие программируемыми электрическими и тепловыми биосенсорными возможностями.

"Способность воспроизводить чувство осязания и интегрировать его в различные технологии открывает новые возможности для взаимодействия человека с машиной и расширенного сенсорного опыта, — говорит директор по исследованиям факультета биомедицинской инженерии профессор Ахилеш Гахарвар. — Потенциально это может произвести революцию в промышленности и улучшить качество жизни людей с ограниченными возможностями".

В будущем E-skin может найти широкое применение, например, в носимых медицинских устройствах, которые будут постоянно отслеживать такие жизненно важные показатели, как кровяное давление, частота сердечных сокращений, подвижность и температура. Эти гаджеты также будут давать пользователям обратную связь и помогать им в развитии моторных навыков и координации.

Информация о технологии E-skin описана в статье, опубликованной в журнале Advanced Functional Materials.

Препятствием на пути создания электронной кожи является разработка прочных материалов, которые могут повторять эластичность человеческой кожи, включать в себя возможности встраивания биоэлектрических датчиков и использовать технологии изготовления, подходящие для носимых или имплантируемых устройств.

В прошлом жесткость этих систем была слишком высока для тканей нашего тела, что препятствовало передаче сигналов и создавало механическое несоответствие на биотико-абиотическом интерфейсе. Ученые внедрили в систему на основе гидрогеля стратегию "тройной сшивки", которая позволила устранить одно из ключевых ограничений в области гибкой биоэлектроники.

Поскольку гидрогели могут снижать вязкость под действием напряжения сдвига во время синтеза электронной кожи, облегчая манипуляции с ней, использование наноинженерных гидрогелей решает некоторые сложные аспекты создания электронной кожи во время 3D-печати. По словам университетских ученых, это свойство облегчает создание сложных 2D- и 3D-электронных структур, что крайне важно для моделирования сложной архитектуры человеческой кожи.