Ученые делают шаги к созданию «искусственной кожи» для протезов

Просмотров: 66

Опубликовано 18.10.2015, 22:09 (мск) Клара Галиева в Неврология, Новости

Очень плохая статьяПлохая статьяТак себе статьяХорошая статьяОтличная статья (Читатели ещё не оценили запись, станьте первым!)
Загрузка...
искусственная кожа, протезы

Ученые делают шаги к созданию «искусственной кожи» для протезов
(c)Bao Lab

Инженеры из Стэнфордского университета в Калифорнии создали пластиковый материал, который передает сигналы прямо в клетки головного мозга. Они говорят, что их работа служит шагом к созданию искусственных конечностей с чувством осязания. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Профессор Женан Бао (Zhenan Bao) в течение десяти лет работал над материалом, который обладает способностью к изгибу, а также различать температуру и боль. Конечная цель исследования заключается в создании гибкой ткани с датчиками, которые охватывают протез и определяют чувствительность кожи человека.

Пластиковый материал состоит из двух слоев. Верхний слой имеет чувствительный механизм, а нижний слой работает как контур, посылая электрические сигналы в нервные клетки. Верхний слой имеет датчик, который распознает давление и может различить касание пальца и твердое рукопожатие.

«Это первый случай, когда гибкий материал способен различать давление, а также передавать сигнал нервной системе», — говорит профессор Бао.

Около 5 лет назад ученые описали как пластмассу и резину можно использовать в качестве датчиков давления путем измерения гибкости их молекулярных структур. Они смогли увеличить эту чувствительность путем встраивания вафельного шаблона в пластик и конденсации молекулярных пружин.

Чтобы применять эту способность давления в электронном виде, исследователи использовали миллиарды углеродных нанотрубок. Они объясняют, что сжатие пластика давит на нанотрубки, что позволяет проводить электричество. Делая это, датчик в состоянии подражать человеческой коже и передавать информацию о давлении в мозг в виде коротких импульсов электроэнергии.

Короткие импульсы затем направляются к механизму зондирования. При уменьшении давления поток импульсов ослабевает, а при удалении — импульсы останавливаются. Профессор Бао подключил чувствительный механизм ко второму слою искусственной кожи, которая может нести импульсы электроэнергии в нервные клетки. Последней задачей ученых было доказать, что электрический сигнал может быть признан биологическим нейроном.

Для завершения задачи исследователи провели линию нейронов, которые копируют часть нервной системы человека, переводя электронные сигналы давления от искусственной кожи в световые импульсы. Это, в свою очередь, активирует нейроны и может создать сенсорный выход, который способен взаимодействовать с нервными клетками.

Этот метод с оптогенетикой является экспериментальным и, вероятно, не будут использоваться в реальных протезах. Но исследователи хотели в конечном итоге создать различные датчики, которые давали бы конечности возможность различать материалы, разные по фактуре, например, вельвет и шелк.

Подробнее в научной статье:

Tee, Benjamin C.-K.; Chortos, Alex; Berndt, Andre; Nguyen, Amanda Kim; Tom, Ariane et al. (2015) A skin-inspired organic digital mechanoreceptor // Science — vol. 350 (6258) — p. 313−316


Клара Галиева (3802 Статей)
Должность - Автор новостного блока. Врач-невропатолог. г. Санкт-Петербург.