Pielea artificială inspirată de calmari poate rezista la temperaturi extreme

Cercetătorii de la Universitatea de Tehnologie Dalian (China) au creat recent pielea artificială inspirată de calmari.

Această piele electronică, descrisă în Chemical Engineering Journal, este foarte flexibilă și rezistentă la temperaturi extreme, având în același timp proprietăți antibacteriene.

• Telescopul Webb a găsit o populație neobișnuit de mare de asteroizi între Jupiter și Marte
• Un nou studiu dezvăluie cum au jucat cometele un rol „major” în apariția vieții pe Pământ

„Pielea biologică transformă informațiile de mediu în semnale bioelectrice și le transmite sistemului nervos pentru a percepe solicitarea externă, senzația tactilă, vibrația, temperatura etc.”, a declarat pentru Tech Xplore dr. Wenbin Niu, unul dintre cercetătorii care au efectuat studiul.

„Pe lângă semnalele bioelectrice, în special, pielea cefalopodelor (de exemplu, calmarul) poate percepe în mod activ mediul complex prin schimbarea culorii, pentru comunicare, curte, camuflaj și chiar termoreglare”, a continuat Niu.

Cum funcționează pielea artificială inspirată de calmari?

Pielea artificială inspirată de calmari creată de dr. Niu și colegii săi se bazează pe un sistem fotonic-ionic care îi permite să emită sincron semnale optice și electrice. În plus, aceasta integrează și molecule de laurat de monogliceride, care au calități antibacteriene, permițându-i să distrugă peste 99,9% dintre bacterii și ciuperci.

Pielea de calmar prezintă o culoare structurală strălucitoare care provine din nano-ansamblul fotonic stratificat de proteine reflectorizante din iridofore, a explicat dr. Niu.

„Eu și colegii mei am construit cu succes o nano-structură fotonică asemănătoare calamarului folosind o moleculă antibacteriană ierarhică auto-asamblată, anume laurat de monogliceride. Această nano-structură fotonică a fost localizată într-o rețea de gel elastic. Apoi s-au introdus antigel PEG200 și ioni conductori, obținându-se pielea foton-ionică”, a spus cercetătorul.

O piele rezistentă la temperaturi extreme

Atunci când pielea artificială este expusă la stimuli externi, de exemplu atunci când atinge o suprafață, rețeaua nano-structurii sale fotonice se schimbă rapid, ducând la o schimbare rapidă a culorii. Concomitent, transportul ionilor și mobilitatea în piele se modifică, permițând în cele din urmă un răspuns sincron cu semnal dublu, optic și electric.

Datorită lauratului de monogliceride, pielea foton-ionică poate ucide aproape toate bacteriile și ciupercile gram-pozitive, o funcție deosebit de valoroasă pentru dezvoltarea protezelor și a altor tehnologii medicale. În cele din urmă, PEG200 introdus în piele are un punct de îngheț scăzut, făcându-l remarcabil de rezistent la temperaturi scăzute (adică, reducând riscul ca acesta să înghețe sau să se usuce), menținând în același timp ieșirea de semnal dublu în medii dure.

„Inspirați de pielea de calmar care își schimbă culoarea, am introdus nano-structuri fotonice în pielea electronică, îmbogățindu-i foarte mult capacitățile senzoriale”, a spus dr. Niu.

„Pe lângă furnizarea de feedback cantitativ, înregistrarea și analizarea modificărilor stimulului prin semnal electric, informații mai complexe, cum ar fi locația, forma și distribuția stimulului, pot fi identificate vizual prin culorile pielii”, a continuat cercetătorul.

Invenția ar putea fi folosită în proteze și alte dispozitive

În evaluările inițiale, pielea artificială creată de Dr. Niu și colegii săi a obținut rezultate extrem de promițătoare. Cercetătorii au descoperit că ieșirea sa sincronă de două semnale i-a permis chiar să distingă între diferiți stimuli de mediu și tactili.

În viitor, această nouă piele ar putea fi folosită pentru a îmbunătăți capacitățile unei game largi de dispozitive, inclusiv dispozitive portabile, roboți moi, membre protetice electronice și interfețe pentru interacțiunea umană cu computerul.

„Există multe specii de animale interesante cu o asemenea capacitate de schimbare a culorii”, a adăugat dr. Niu.

„În următoarele lucrări, vom explora în continuare structura biologică a altor specii decât calmarul și vom dezvolta pielea biomimetică corespunzătoare. În cele din urmă, aceste piei ar putea fi utilizate în dispozitive portabile, detecție interactivă și alte aplicații din lumea reală”, a concluzionat el.

Vă recomandăm să citiți și:

Senzorul care va permite realizarea de roboți controlați prin intermediul gândurilor

Frunza artificială poate produce o tensiune de 40 V din vânt sau ploaie

Inginerii au creat în sfârșit sticla biodegradabilă și bioreciclabilă

Rolls-Royce va construi un reactor nuclear pentru o viitoare bază lunară