Napodobniť cit ľudskej kože sa zdalo byť takmer nemožné: Vedci predstavujú umelú kožu schopnú vnímať bolesť
Napodobniť prirodzenú schopnosť ochrany, napríklad vnímaním bolesti, sa ukázalo byť mimoriadne náročnou úlohou.
Vedci z Čínskej akadémie vied predniesli nový druh umelej kože, ktorý ponúka plynulý prechod medzi vnímaním hmatu až po vnímanie bolesti, píše portál CNITECH.
Organizmy s prirodzenou kožou majú druh aktívnej ochrany, vďaka ktorej môžu aktívne vnímať externé stimuly. Na základe aktívnej ochrany dokážu vyhodnocovať potenciálne nebezpečenstvá vopred. Následne môže vyvolať mechanické stuhnutie kože, pri ktorej sa bunky „prilepia“ na seba. Spojením týchto faktorov sa výrazne znižuje riziko zranenia, no zároveň ide o procesy, ktoré sa ťažko replikujú v laboratóriu.
Vedci majú stále problém s vytvorením efektívnej ochrany, pretože si vyžaduje systém, ktorý by dokázal výrazným spôsobom a hlavne mimoriadne rýchlo varovať pred bolesťou, na základe napodobenia zmyslových funkcií. Vo svojej novej práci vedci z Nigbo Institute of Materials Technology and Engineering (pozn. redakcie: NIMTE) vytvorili úplne nový druh biomimetickej (pozn. redakcie: napodobňujúcej biologické funkcie) kože. Ide o druh elastického a vodivého filmu skladajúceho sa z elastometrického tenkého filmu a grafénových nanolistov, s previazaným štrukturálnym rozhraním.
Takáto forma umelej kože umožňuje napodobnenie hmatovej funkcie, ktorá môže prejsť až do vnímania bolesti. Umelá koža dokáže sledovať jej napnutie, podobne ako ho vnímajú biologické organizmy. Ak je napnutie v rámci normy, umelá koža vníma podnet ako pocit hmatu. Ak napnutie presiahne určitú hranicu, pocit hmatu sa premení na pocit bolesti. Hranica, za ktorou sa vnímanie umelej kože zmení môže byť ďalej modifikovaná, čo umožňuje jej uplatnenie v rôznych smeroch.
Umelá koža s citom
Zmyslový systém dokáže efektívne simulovať pocit bolesti, aký prežívame aj my ľudia. Ak je umelá koža vystavená nadmernému ťahu, systém toto natiahnutie registruje ako bolesť. Vedci z NIMTE sa inšpirovali druhom ryby a na jej základoch vytvorili model ktorý dokáže odhaliť stimuly, pri ktorých dochádza alebo nedochádza ku kontaktu s umelou kožou. Následne sa táto umelá koža dokáže „nafúknuť“ a deformovať sa v 3D priestore.
Neprehliadnite
Výskum z NIMTE by mohol nájsť svoje uplatnenie v robotike alebo pri výrobe umelých končatín. Podobnému výskumu sa venovali aj vedci z University of Glasgow, ktorým sa podarilo vytvoriť umelú kožu so zmyslovým vnímaním napodobňujúcim neurónové cesty v ľudskom mozgu. Robotická ruka, ktorá bola vybavená umelou kožou dokázala reagovať na externé stimuly a vykazovala pôsobivú schopnosť učiť sa.
Práca vedcov z University of Glasgow predstavila senzory, ktoré pri kontakte zaznamenajú obrovské množstvo dát. Na rozdiel od nášho mozgu, ktorý potrebné informácie spracuje prakticky okamžite, robotická ruka potrebuje aspoň nateraz oveľa dlhšiu dobu na vyhodnotenie výsledkov. Práve kvôli tomuto zdržaniu by jej uplatnenie v reálnych podmienkach nebolo až tak efektívne.
Komentáre