Τεχνητό Δέρμα: Το μέλλον στη ρομποτική και την επούλωση πληγών

Εφαρμογή σε «έξυπνα ρολόγια», βιομηχανική παραγωγή αλλά και στην ιατρική μπορεί να έχει μια εξελιγμένη μορφή μη τοξικού τεχνητού δέρματος, όπως αναφέρει δημοσίευση στο επιστημονικό περιοδικό Materials Horizons. Ερευνητές από το Τμήμα Εφαρμοσμένων Επιστημών και Μηχανολογίας του Πανεπιστημίου του Τορόντο, ανέπτυξαν έναν εξαιρετικά ελαστικό, διαφανές και αυτοτροφοδοτούμενο υλικό που μπορεί να καταγράψει τις σύνθετες αισθήσεις του ανθρώπινου δέρματος.

Το τεχνητό αυτό δέρμα με την προσωρινή ονομασία AISkin, πιστεύεται ότι θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες επαναστατικές εφαρμογές μέσα από φορητές συσκευές (wearbles), στην αυτοφροντίδα και και τη ρομποτική. «Δεδομένου ότι η βασική ύλη του είναι η υδρογέλη (τεχνητό υλικό με βάση το νερό), το AISkin είναι φτηνό και βιοσυμβατό και μπορείτε να το βάλετε στο δέρμα χωρίς να έχετε τοξικές επιδράσεις. Επίσης κολλάει εύκολα και δεν πέφτει κι έτσι υπάρχουν πολλοί τρόποι εκμετάλλευσης γι’ αυτό το υλικό», δήλωσε ο καθηγητής Xinyu Liu , του οποίου το εργαστήριο επικεντρώνεται στις προοπτικές ανάπτυξης τεχνητού δέρματος και της «μαλακής ρομποτικής» (ρομπότ φτιαγμένα από μαλακά εύκαμπτα υλικά).

Το AISkin αποτελείται από δύο αντίθετα φορτισμένα φύλλα υδρογέλης. Με τα αντίθετα αυτά ιοντικά φορτία οι ερευνητές δημιουργούν αυτό που αποκαλούν “κόμβο ανίχνευσης” στην επιφάνεια του «δέρματος». Έτσι όταν το AISkin δέχεται υγρασία ή τις μεταβολές στη θερμοκρασία, παράγει ελεγχόμενες κινήσεις ιόντων οι οποίες μπορούν να μετρηθούν ως ηλεκτρικά σήματα.

«Αν παρατηρήσει κανείς το ανθρώπινο δέρμα, το πώς αισθανόμαστε τη θερμότητα ή την πίεση, βλέπει τα νευρικά μας κύτταρα να μεταδίδουν πληροφορίες μέσω ιόντων κάτι που δεν είναι τόσο διαφορετικό από αυτό που γίνεται και στο τεχνητό δέρμα», λέει ο Liu.

Το AISkin είναι επίσης ιδιαίτερα ανθεκτικό και ελαστικό. «Το ανθρώπινο δέρμα μας μπορεί να αυξηθεί αν τεντωθεί κατά περίπου 50%, ενώ το AISkin μπορεί να αυξηθεί αντίστοιχα μέχρι και 400% σε μήκος χωρίς να σπάσει», λέει ο Binbin Ying, υποψήφιος διδάκτορας από το Πανεπιστήμιο McGill που εποπτεύει τη συγκεκριμένη εργασία στο εργαστήριο του Liu. Τ

Το AISkin «θα μπορούσε να ανοίξει νέους ορίζοντες για την εξέλιξη gadgets όπως τα «έξυπνα ρολόγια» (Fitbits) που μοιάζουν με το δέρμα και μετρούν πολλαπλές παραμέτρους του σώματος ή για τη χρήση του ως αυτοκόλλητο tablet που μπορείτε να το κολλήσετε στην επιφάνεια του χεριού σας», προσθέτει ο Liu. «Θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί από αθλητές που προσπαθούν να μετρήσουν την πορεία της προπόνησή τους ή θα μπορούσε να είναι ένα φορητό touchpad για να παίξει κανείς παιχνίδια».

Θα μπορούσε επίσης να μετρήσει την πρόοδο της αποκατάστασης προβλημάτων στους μύες. «Αν βάζατε αυτό το υλικό σε ένα γάντι που θα το φορούσε ένας ασθενής που βρίσκεται σε φάση αποκατάστασης για παράδειγμα, οι θεραπευτές του θα μπορούσαν να είναι σε θέση να παρακολουθούν τις κινήσεις των δακτύλων του», λέει ο Liu.

Μια άλλη εφαρμογή είναι η μαλακή ρομποτική – ευέλικτα ρομπότ που έχουν κατασκευαστεί εξ ολοκλήρου από πολυμερή. Ένα παράδειγμα είναι οι μαλακές ρομποτικές λαβές που χρησιμοποιούνται σε εργοστάσια για τη διαχείριση ευαίσθητων αντικειμένων, όπως λαμπτήρων ή τροφίμων. Οι ερευνητές θεωρούν ότι το AISkin μπορεί να ενσωματωθεί σε μαλακά ρομπότ για τη μέτρηση δεδομένων, είτε αυτά αφορούν στη θερμοκρασία των τροφίμων είτε στην πίεση που απαιτείται για τη διαχείριση εύθραυστων αντικειμένων.

Όπως αναφέρεται στη δημοσίευση, το επόμενο έτος, το εργαστήριο του Liu θα επικεντρωθεί στην περαιτέρω βελτίωση του AISkin με την προσθήκη περαιτέρω «ευαισθησίας» στο υλικό, επιτρέποντάς του να αντιλαμβάνεται βιομόρια στα σωματικά υγρά όπως ο ιδρώτας. «Εάν προχωρήσουμε περαιτέρω αυτή την έρευνα, αυτό θα μπορούσε να εξελιχθεί σε μια μορφή « έξυπνου επιδέσμου», λέει ο Liu. «Η επούλωση πληγών απαιτεί το δέρμα να αναπνέει και να υπάρχει ισορροπία υγρασίας – το τεχνητό δέρμα εκτιμάται ότι θα είναι το επόμενο βήμα».