'e-Skin' chì imita a pelle biologica è e so funzioni

A scuperta di un novu tipu di "pelle elettronica" malleable, autocurativa è completamente riciclabile hà una larga appricazzioni in u monitoraghju di a salute, a robotica, a protesi è i dispositi biomedicali perfezionati.

Un studiu publicatu Science Advances mostra una nova pelle elettronica (o simpricimenti e-skin) chì hà una multitùdine di proprietà cumprese malleabilità, autoguarigione è riciclabilità cumpleta in paragunà cù l'omu. coghju¹.A pelle, u nostru urganu più grande, hè a cupertura carnosa quandu si vede da fora. A nostra pelle hè un organu assai versatile chì agisce cum'è un scudo impermeabile, insulante è guardà u nostru corpu da una varietà di periculi esterni o fattori, per esempiu, dannu à u sole. Alcune di e funzioni di a pelle hè a regulazione di a temperatura di u corpu, a prutezzione di u corpu da l'ingesta di sustanzi tossichi è ancu l'excrezione di sustanzi tossichi (inseme cù u sudore), u sustegnu meccanicu è immunologicu è a pruduzzione di u cruciali. vitamina D chì hè assai impurtante per i nostri ossi. A pelle hè ancu un sensoru enormu cù ampi nervi per cumunicà istantaneamente cù u cervellu.

I circadori in u mondu sanu anu travagliatu nantu à u sviluppu di diversi tipi è dimensioni di "wearable". e-skins"Cù u scopu di pruvà à mimà biologicu a pelle è e so diverse funzioni. Ci hè un forte bisognu di dispusitivi flessibili è elastici per una integrazione perfetta cù a pelle umana dolce è curvilinea. Nanoscala (10^-9m) i materiali ponu furnisce a versatilità meccanica è elettrica necessaria rimpiazzà u silicuu rigidu chì hè statu usatu prima. A squadra guidata da u duttore Jianliang Xiao à l'Università di Colorado, Boulder, USA hà sviluppatu cù successu una pelle elettronica artificiale (e-skin) cù u scopu di traduzzione di u toccu sensoriale di a pelle umana nantu à robots è prosthetics. Stu tentativu hè in a direzzione di avè una tecnulugia "wearable" in u futuru chì avaristi enormi putenziali è valore in i campi medichi, scientifichi è ingegneria.

E-pelle: auto-guarigione e riciclabile

E-skin hè una materia fina, traslucida chì hà a rumanzu tipu di reta di polimeru dinamica ligata covalente, chjamata polyimine, chì hè cucita cù nanoparticelle d'argentu per una forza meccanica mejorata, stabilità chimica è conduttività elettrica. Questa e-skin hà ancu sensori integrati in questu per misurà a pressione, a temperatura, l'umidità è u flussu d'aria. Questa e-skin hè cunsiderata notevule perchè hè stata incorporata cù parechje caratteristiche chì facenu un mimic estremamente più vicinu di a pelle umana. Hè altamente malleable è pò esse facilmente stallatu nantu à superfici curve (per esempiu, braccia è gammi umani, mani robotiche) appiendu un calore moderatu è una pressione senza introduzione di stress eccessivi. Havi maravigliose proprietà d'autorecurazione induve ogni tagliu o dannu causatu da una circustanza esterna, l'e-skin ricrea i ligami chimichi trà i dui lati separati, restituendu a matrice per a so funziunalità propria è torna à u so statu ligatu originale.

Se sta e-skin diventa inutilizabile per ogni circustanza, pò esse riciclata cumplettamente è trasfurmata in una nova e-skin mettendula in una soluzione di riciclamentu chì "liquifieghja" u materiale e-skin esistente è u trasforma in un " novu "e-skin. Sta suluzione di riciclamentu - una mistura di trè cumposti chimichi cumerciali in etanolu - degrada i polimeri è i nanoparticuli d'argentu affundanu à u fondu di a suluzione. Questi polimeri degradati ponu esse usati di novu per fà una nova e-pelle funziunale. Questa autoguarigione è riciclabilità chì hè ottenibile à a temperatura di l'ambienti hè attribuita à u ligame chimicu di u polimeru utilizatu. U vantaghju di a rete polimerica di poliimina hè chì a so riversibile è pò esse rotta è riciclata à u cuntrariu di a maiò parte di i materiali termostati cunvinziunali chì ùn ponu nè riformati o riprocessati o riciclati per via di i legami irreversibili in e so rete polimeriche reticulate. Questu hè più robustu di a pelle umana stessu è puderia esse usatu cum'è un rinfurzà à questu piuttostu cà rimpiazzamentu. Hè ancu piacevule à tuccà è si sente quasi cum'è una vera pelle chì puderia esse pussibule cum'è un agente di copertura in u futuru, per dì i dispositi elettronici.

Pruprietà ecologica è pocu costu di e-skin sò state salutate è tale e-skin puderia riduce assai i rifiuti elettronichi è l'impattu ambientale è puderia esse assai utilizable è populari cù i pruduttori in diversi campi. Ancu s'ellu pò sona in u mumentu, sta tecnulugia di reutilizazione puderia ancu esse applicata in modu simile à i vechji articuli elettronichi. In fattu, i trackers di fitness di u ghjornu mudernu è i monitori di salute una volta dannati aghjunghjenu à a muntagna crescente di prublemi di l'ambiente di cumpunimentu di rifiuti elettronichi. L'e-pelle pò esse purtata intornu à u nostru collu o nantu à i nostri polsi è questi puderanu esse cum'è wearables flessibili o tatuaggi tempuranee è ogni volta chì si dannanu ponu esse riciclati è riutilizati. Siccomu l'e-skin hè flexible, pò esse piegata è torciata è pò esse fatta persunalizata secondu u purtatore. A tecnulugia apre strade per intelligenti Burmese in quale una pelle elettronica cusì piacevule à sente è cunfortu pò esse avvolta intornu à u corpu di un robot o un membru artificiale. Per elaburà, un bracciu o una gamba protesica chì hè impannillata in questa pelle elettronica pò permette à u portatore di risponde à i cambiamenti di temperatura è pressione per via di i sensori multipli incorporati in questu. I braccia o i gammi di robotica dotati di una tale pelle elettronica ponu fà chì i robot agisce più delicatamente versu l'omu è esse più sicuri è affidabili. Per esempiu, e-skin puderia esse specificamente adattatu à un robot chì manighja un zitellu o un anzianu fragile è cusì u robot ùn applicà micca troppu forza. Un'altra applicazione di e-skin pò esse potenzialmente in ambienti periculosi o travaglii à risicu altu. Hè plausibile chì sta tecnulugia puderia esse aduprata cù buttuni virtuali, cuntrolli o porte chì permettenu qualsiasi operazione senza interazzione fisica umana, per esempiu in l'industria di splusivi o altre linee di travagliu periculose, è cusì sta e-pelle pò esse capaci di diminuisce e probabilità. di ogni ferita umana.

Aghjunghjendu display à e-skin

Un squadra di circadori di l'Università di Tokyo hà aghjustatu recentemente un display²(micro-LED) à patch ultrasottili di e-pelle in stile bandu per attivà a visualizazione di diversi segni di monitoraghju di a salute in tempu reale (per esempiu, a misurazione di i livelli di glucose in e persone cù diabete o a forma d'onda in muvimentu di un elettrocardiogramma di un core). ammalatu). Questi patch anu un cablaggio stretchable è cusì ponu piegà o stende finu à u 45 percentu basatu annantu à u muvimentu di l'usu. Questi sò cunsiderati cum'è avè u disignu più flexible è durable in i tempi ricenti. U spargimentu cuntinuu di e cellule di a pelle umana puderia significà chì u patch puderia cascà dopu à pochi ghjorni, ma questu pò esse travagliatu.

Stu studiu, guidatu da u prufissore Takao Someya, dichjara chì una tale visualizazione pò esse eventualmente aduprata per attivà a lettura è a cumunicazione di l'infurmazioni medichi in una manera perfetta è faciule micca solu per i pazienti, ma ancu per i membri di a famiglia, i curatori è i prufessiunali di a salute in persona o ancu. remotamente. Si avissi a riceve missaghji oltri. I circadori anu u scopu di migliurà ulteriormente l'affidabilità di u patch, rendenu più costuali è ancu aumentà a so pruduzzione per una portata più larga in u globu. U so scopu hè di lancià stu dispusitivu in u mercatu à a fine di u 2020.

Sfide à vene

U sviluppu di e-skin hè una ricerca nova assai eccitante, in ogni modu, una di e proprietà fundamentali di a nostra - flessibilità è capacità di stretchimentu - hè ancu da esse ottenuta cù successu da e-skin. L'e-skin hè suave, ma micca cusì elastica cum'è a pelle umana. Sicondu l'autori, cum'è u materiale hè ancu micca assai facilmente riproducibile. Una ligera riduzione di a prestazione generale di sensazione in un dispositivu e-skin guaritu / riciclatu hè stata vista paragunata à un modulu frescu, questu deve esse trattatu cumplettamente cù più ricerche. I campi magnetichi utilizati da e-skins sò ancu abbastanza alti è devenu esse scalati. Attualmente u dispusitivu hè alimentatu da una fonte esterna chì hè assai impraticabile, ma deve esse pussibule avè batterie ricaricabili, chjuche per alimentà u dispusitivu invece. Dr.Xiao è a so squadra volenu raffinà stu pruduttu è migliurà a suluzione di scala in modu chì almenu l'ostaculi ecunomichi ponu esse superati è questu e-skin deve esse più faciule da fabricà è postu nantu à robots o prosthetics o dispusitivi medichi o qualsiasi altra cosa.

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Fonte (s)

1. Zou Z et al. 2018. Rehealable, cumplettamente riciclabile, è malleable pelle elettronica attivatu da nanocomposite thermoset covalente dinamica. Science Advances. https://doi.org/10.1126/sciadv.aaq0508

2. Someya T. 2018. Cuntinuu Salute-Monitoring With Ultraflexible On-Skin Sensors. AAAS Annual Meeting Symposium, Austin, Texas, u 17 di ferraghju 2018. https://aaas.confex.com/aaas/2018/meetingapp.cgi/Paper/20827

3. Yokota T. et al. Pelle fotonica organica ultraflessibile. SCIENCE ADVANCES. 15 aprile 2016. Vol 2, Issue 4. DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.1501856

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