Właśnie jesteśmy świadkami, jak powstaje sztuczna skóra wrażliwa na doty: potrafi ona wykryć nawet lądowanie, wręcz muśnięcie, motyla! Dwa amerykańskie laboratoria stworzyły dwie technologie, dwie różne technologie, dodajmy, które znajdą zastosowanie w produkcji protez bądź robotów. Protezy ramienia są coraz bardziej realistyczne i coraz lepiej rozwinięte, potrafią też coraz więcej. Jednakże, brakuje im ciągle możliwości poczucia dotyku, która pozwoliłaby osobom z amputowanymi kończynami odnaleźć utracony kontakt ze światem, który je otacza.
Skóra jest w rzeczywistości organem multisensorycznym, który pozwala odpowiedzieć i zareagować na zmiany temperatury czy też ciśnienia oraz poczuć ból. Bardzo ciężko jest więc przenieść te parametry na protezy, ale, według dwóch nowych, niezależnych od siebie publikacji zamieszczonych w dzienniku Nature Materials, być może będzie to wkrótce możliwe.
Pierwsza publikacja dotyczy prac Zhenan Bao oraz jego współpracowników z Uniwersytetu Stanford w Kalifornii. Dokonali oni badań nad polimerem elastycznym, polidimetylosiloksanem (PDMS), podczas których udało im się odnaleźć w tym materiale struktury w kształcie piramid, ułożone regularnie. Kiedy struktury te podda się działaniu ciśnienia, zmiażdżone piramidy wypełniają się polidimetylosiloksanem, co zmienia właściwości elektryczne materiału. Liczne przekaźniki organiczne, zintegrowane z polimerem, są w stanie wykryć te zmiany, które odpowiadają zmianom ciśnienia.
Struktura ta charakteryzuje się niezwykłą wrażliwością: motyle czy maleńkie muszki, umieszczone na tej strukturze, zostały wykryte, i to w sposób natychmiastowy. Na nieszczęście, brak elastyczności jest na razie przeszkodą, która hamuje powszechne zastosowanie takiego typu materiału. Zhenan Bao sądzi jednak, iż jest zdolny znaleźć rozwiązanie jeszcze przed końcem tego roku.
Zobacz również:
Inny wynalazek, nazwany e-skin, zawdzięczamy mózgom pracującym na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley, między innymi mózgowi Ali Javey. Wynalazek ten opiera się na zastosowaniu nanowłókien półprzewodników z germanu (Ge, łac. germanium) oraz z krzemu (Si, łac. silicium), które tworzą swojego rodzaju kratkę, zamontowaną na elastycznej kauczukowej podstawie.
Kiedy tylko taka konstrukcja zostaje poddana działaniu ciśnienia, piksele, które tworzą każde skrzyżowania kratek złożonych z nanowłókien, zostają aktywowane, wskazując w ten sposób pozycję oraz intensywność ciśnienia. Struktura taka jest odporna nie tylko na ekstremalne zginanie (mniej niż 5 milimetrów pomiędzy dwoma końcami struktury), ale nawet na setki i tysiące zgięć następujących po sobie. Co więcej, wrażliwość jej jest również bardzo wysoka.
Prototyp jest kwadratem o 7-centymetrowych bokach, którego 342 piksele potrafią wykryć ciśnienie od 0 do 15 kilopaskali, podobne do tego, które jest konieczne, aby utrzymać ołówek albo pisać sprawnie na klawiaturze komputera.
Elastyczność tych dwóch sztucznych skór jest więc absolutnie niezbędna do zintegrowania ich z robotami, czy też z protezami ręki. Poza tym, ich wysoka wrażliwość wydaje się być zaadaptowana do codziennego życia ludzi po amputacji, którzy będą być może w stanie dostosować swoją siłę nacisku tak, aby na przykład utrzymać w dłoni jajko, bez jego stłuczenia.
Jednakże, jesteśmy jeszcze zbyt daleko od etapu integracji tego typu materiałów z tkankami żywych organizmów, mówią naukowcy. Przede wszystkim, muszą one być biokompatybilne, a to znaczy, że muszą być tolerowane przez organizm, aby uniknąć ataku ze strony układu odpornościowego. Co więcej, muszą one zostać powiązane z układem nerwowym tak, aby ludzie po amputacji mogli się do nich przystosować. Etapy te są jeszcze bardzo daleko przed nami, ale i tak nie wygląda to bardzo źle, jeśli chodzi o sam tylko początek.
Komentarze do: Sztuczne skóry wrażliwe na dotyk