Прорыв в технологии создания искусственной кожи
Исследователи из Израильского технологического института Технион изобрели новый тип гибкого сенсора, который в один прекрасный день сможет быть вживлен в искусственную кожу. Если ученые придумают способ наложения такой кожи на протезы, то люди с ампутированными конечностями вновь обретут способность чувствовать ими. Исследование опубликовано в июньском номере ACS Applied Materials & Interfaces.
Отличие новой технологии от имеющихся аналогов состоит в том, что сенсоры способны ощущать не только прикосновение, но также влажность и температуру — вполне как настоящая кожа, поясняет глава исследовательской группы Хоссам Хаик (Hossam Haick). Кроме того, новая технология делает искусственную кожу в 10 раз более чувствительной, чем существующие разработки.
Исследователи давно обращали на гибкие сенсоры пристальное внимание, но испытывали затруднения с их адаптацией к условиям реального мира. Сенсоры должны работать под низким напряжением (чтобы их можно было питать батарейками), одновременно ощущать влажность, температуру, прикосновение и наличие химических веществ. И конечно, производство этих сенсоров должно быть быстрым, простым и дешевым.
Разработанный группой из Техниона сенсор всеми этими качествами обладает. Секрет заключается в использовании монослоя из наночастиц, каждая из которых 5-8 нанометров в диаметре. Они изготовлены из золота и покрыты молекулами, называемыми лигандами. Фактически «эти частицы можно представить себе в виде цветков, в центре которых золото, окруженное органическими лепестками-лигандами для его защиты», говорит Хаик.
Исследовательская группа обнаружила, что когда эти наночастицы укладываются поверх подложки — в данном случае изготовленной из ПЭТ (гибкого полиэтилентерефталата), пластика, из которого, например, производятся бутылки из-под минеральной воды, то электропроводимость зависит от степени изогнутости подложки (изгиб сближает частицы друг с другом, увеличивая скорость прохождения электронов между ними.) Такие электрические свойства означают, что сенсор может определять давление в большом диапазоне — от десятков миллиграммов до десятков граммов. «Сенсор очень стабилен и может быть присоединен к любой поверхности, сохраняя свои функции», говорит Нир Пелед (Nir Peled), руководитель Центра исследования и диагностики грудного рака в Медицинском центре им. Хаима Шиба, не участвовавший в исследовании.
Соответственно, изменяя толщину и состав подложки, можно регулировать чувствительность сенсоров. Созданные на базе этой технологии датчики в будущем смогут выполнять множество других задач, включая мониторинг нагрузки на мосты и обнаружение трещин в двигателях.
«Безусловно, — говорит Пелед, разработанная профессором Хаиком и его группой биосенсорная искусственная кожа является еще одним прорывом, который выдвигает нанотехнологию на передний край эпохи диагностики.»