人造電子皮膚

高峰

皮膚是人體最大的器官，它不僅肩負(fù)著防止“外敵”入侵的使命，還承擔(dān)著防止體內(nèi)水分、電解質(zhì)等其他物質(zhì)丟失的任務(wù)。通常，皮膚受到較輕的損傷都可以自我修復(fù)，但如果遭遇橫禍，比如大面積或深度的燒傷、燙傷等，皮膚的自愈能力往往無法快速發(fā)揮作用，這就需要植皮。

事實(shí)上，即便是植皮，也需要經(jīng)歷痛苦的過程才能完成。況且皮膚移植的方式是“拆東墻，補(bǔ)西墻”，即把患者身上健康的皮膚取下來移植到燒傷部位，但這種方法會引起新的傷疤。特別是遇到身體大面積的燒傷，正常皮膚所剩無幾時，植皮就顯得非常困難。而且在恢復(fù)期間，創(chuàng)口也容易發(fā)生感染，如果沒有很好的保護(hù)措施，重度燒傷者會出現(xiàn)嚴(yán)重脫水。為了應(yīng)對這種情況，減輕皮膚大面積損傷者的痛苦，科學(xué)家開始尋找人體皮膚的替代品。

皮膚看起來是薄薄的一層，里面卻含有血管、淋巴管、汗腺、皮脂腺等附屬器官。所以皮膚的替代品也需要擁有這些器官，更重要的是，它還要能夠促進(jìn)自身肌肉與皮膚的生長。

美國科學(xué)家發(fā)明了人造皮膚，它是由硅橡膠薄膜、膠原和硫酸軟骨素等材料制作而成。其中，硅橡膠薄膜起到臨時表皮的作用，其表面還模仿皮膚的毛孔制作了一定數(shù)量的微孔，讓空氣自由出入。而膠原和硫酸軟骨素則分別來自牛腱和鯊魚軟骨，它們能夠支持皮膚細(xì)胞的生長。

現(xiàn)在的人造皮膚包括兩層：表層和里層。表層是由一種硅橡膠薄膜制成的，能阻擋細(xì)菌的侵入。里層是一種特殊的培養(yǎng)基，能幫助受傷的皮膚生長。

早在2003年，日本東京大學(xué)的研究團(tuán)隊利用低分子有機(jī)物——并五苯分子制成薄膜，通過其表面密布的壓力傳感器，實(shí)現(xiàn)了電子皮膚感知壓力。電子皮膚的結(jié)構(gòu)更簡單，可以加工成各種形狀，能像衣服一樣附著在物體表面，能夠讓機(jī)器人感知到物體的地點(diǎn)和方位以及硬度等信息。

電子皮膚想要模擬、還原甚至取代機(jī)體皮膚，不僅需要有柔軟的特性，還要具備感覺和觸覺，即與人體皮膚一樣感知不同外界壓力，暢通傳導(dǎo)觸覺信號的最基本功能。例如，由中國研究人員使用碳納米管傳感器制成的高靈敏度皮膚，甚至可感知到20毫克螞蟻的重量。同時，研究人員還在電子皮膚的延展性上進(jìn)行開拓研究，并渴望這種材料不僅滿足機(jī)器人，也能滿足人類。

人造皮膚接近人類自身的皮膚，但是不具備電子皮膚中的傳感功能，如果可以將電子軟件與人造皮膚相結(jié)合，會碰撞出什么樣的火花呢？