Stanford Forscher enthüllen künstliche Haut, die fühlen und heilen kann
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Es hat ein Jahrzehnt gedauert, aber ein Stanford-Team hat ein künstliches Kunststoffmaterial entwickelt, das die Fähigkeit der Haut nachbiegt und abheilt sowie sensorische Signale wie Berührung, Temperatur und Schmerz aussendet zum Gehirn.
Für Menschen mit Prothesen könnte dies ein großer Schritt nach vorn sein.
AdvertisementWerbungZhenan Bao, Ph. D., Professor für Chemieingenieurwesen in Stanford, arbeitete mit einem Team von 17 Wissenschaftlern zusammen, um die Kreation zu entwickeln, die heute in der Zeitschrift Science veröffentlicht wurde.
erstmals konnte ein flexibles, hautartiges Material Druck erkennen und auch ein Signal senden. Zhenan Bao, Stanford UniversityBao's ultimatives Ziel ist es, ein flexibles elektronisches Gewebe zu schaffen, das mit Sensoren ausgestattet ist, die eine prothetische Gliedmaße abdecken können, um einige der sensorischen Funktionen der Haut zu reproduzieren.
Es ist nur ein weiterer Schritt in Richtung ihres Ziels, einen Aspekt der Berührung zu reproduzieren, der es einer Person ermöglicht, den Druckunterschied zwischen einem lässigen Händedruck und einem festen Griff zu unterscheiden.
"Dies ist das erste Mal, dass ein flexibles, hautähnliches Material Druck erkennen und auch ein Signal an eine Komponente des Nervensystems übertragen kann", sagt Bao.
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WerbungWerbungWie künstliche Haut funktioniert
Die Erfindung ist ein zweilagiges System.
Die oberste Schicht sammelt den sensorischen Input, während der Boden diese Signale transportiert und sie in Stimuli umwandelt, die die Signale der Nervenzellen nachahmen.
Das Team beschrieb zuerst, wie es vor fünf Jahren funktionieren könnte, und sagte, die Kunststoffe und Kautschuke könnten als Drucksensoren verwendet werden, indem die natürliche Elastizität ihrer molekularen Strukturen gemessen wird, wenn sie auf Reize treffen. Sie verfeinerten diese Idee, indem sie ein Waffelmuster in den Kunststoff einkerbten.
Milliarden von Kohlenstoff-Nanoröhrchen wurden in den gewaffelten Kunststoff eingebettet. Wenn Druck ausgeübt wird, drücken sich die Nanoröhren zusammen, um Elektrizität zu erzeugen.
Die Höhe des angelegten Drucks aktiviert eine proportionale Menge an elektrischen Impulsen, die durch den Mechanismus gesendet werden. Dies wird dann auf die Schaltungen angewendet, um elektrische Impulse zu Nervenzellen zu übertragen.
AdvertisementAdvertisementUm es wirklich hautähnlich zu machen, indem es sich biegen konnte, ohne zu brechen, arbeitete das Team mit Forschern von PARC, einer Xerox-Firma mit einer vielversprechenden Technologie.
Nachdem die Materialien ausgewählt und eingesetzt worden waren, musste das Team bestimmen, wie das Signal von einem biologischen Neuron erkannt werden kann. Sie haben Zellen biotechnologisch bearbeitet, um sie für verschiedene Lichtfrequenzen empfindlich zu machen. Die Lichtimpulse wurden verwendet, um die Prozesse innerhalb der Zellen ein- und auszuschalten.
Während Optogenetik (wie die Technologie in Forschungskreisen bekannt ist) nur in der experimentellen Phase verwendet wird, werden wahrscheinlich andere Methoden in realen Prothesen verwendet werden, sagte Bao.
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Was kommt als nächstes in Forschung
Das Team hofft, verschiedene Sensoren zu entwickeln, um verschiedene taktile Empfindungen zu replizieren. Die Hoffnung ist, der Prothese zu helfen, Seide im Vergleich zu Pelz oder ein Glas Wasser im Vergleich zu einer Tasse Kaffee zu unterscheiden. Das Erreichen dieses Niveaus ist jedoch ein weiterer langwieriger Prozess.
AdvertisementWerbung"Wir haben eine Menge Arbeit, um dies von experimentellen zu praktischen Anwendungen zu bringen", sagte Bao. "Aber nachdem ich viele Jahre in dieser Arbeit verbracht habe, sehe ich jetzt einen klaren Weg, wo wir unsere künstliche Haut nehmen können. "
Die Arbeit an einem Projekt, das so viele Menschen betreffen könnte, ist großartig, weil es wirklich Menschen zusammenbringt, um auf ein gemeinsames Ziel hinzuarbeiten. Alex Chortos, Stanford UniversityBenjamin Tee, ein Doktorand der Elektrotechnik; Alex Chortos, Doktorand in Materialwissenschaften und Technik; und Andre Berndt, ein Postdoktorand in Bioengineering waren die Hauptautoren auf dem Science-Papier.
Sie sagten, die Forschung habe sich gelohnt.
Werbung"Die Arbeit an einem Projekt, das so viele Menschen betreffen könnte, ist großartig, weil es wirklich Menschen zusammenbringt, um auf ein gemeinsames Ziel hinzuarbeiten", sagte Chortos gegenüber Healthline. "Dies war ein wesentlicher Faktor für den Erfolg des Projekts, da so viele Menschen aus verschiedenen Labors beteiligt waren. "
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