Huden fungerar som ett sofistikerat sensoriskt system i människokroppen, som inte bara kan upptäcka miljöstimuli – såsom temperatur, tryck, belastning och vibrationer – utan också att aktivt reagera på dessa förändringar. Bland dessa spelar hudens temperaturregleringsförmåga en avgörande roll för att upprätthålla stabiliteten hos homeotermiska djur.
Hudskador är oundvikliga i det dagliga livet och kan allvarligt försämra de inneboende temperaturavkännande och reglerande funktionerna. Till exempel kan brännskador på huden leda till förlust av termisk återkoppling, vilket resulterar i ytterligare biverkningar och smärta.
Användningen av flexibla fibrösa material för att rekonstruera funktionaliteten hos skadad hud har betydande potential inom biomimetisk robotik och vävnadsreparation, särskilt för att återställa hudens kapacitet för temperaturuppfattning och adaptiv reglering, vilket avsevärt skulle kunna förbättra livskvaliteten för individer med hudskador.
Även om elektronisk hud som simulerar temperatursensation har utvecklats för biomimetiska tillämpningar, saknar de flesta enheter självreglerande förmåga.
För att ta itu med detta har ett forskarlag under ledning av Zhu Meifang vid Donghua University rapporterat utvecklingen av ett integrerat plåster som simulerar hudtemperaturreglering, vilket möjliggör mer kontrollerbara dynamiska läkningsprocesser.
Zhus design introducerar ett interaktivt termoregulatoriskt biomimetiskt elektroniskt system genom en återkopplingsprocess beroende på hudtemperatur. Detta uppnås genom att koordinera en extern återkopplingskrets med en intern skyddskrets, som tillsammans reglerar interaktionen mellan den termiska styrenheten och en termistor.
Med tanke på de industriella produktionskostnadernas begränsningar valde teamet laserinducerad grafen (LIG), känd för sin välordnade textur och oordnade porösa struktur, som material för temperaturkontrollenheten. En akrylsampolymer valdes som huvudkomponent för termistorn med positiv temperaturkoefficient (PTC), vilket visar god reproducerbarhet i tester.
Skadad hud saknar ofta väsentlig temperaturreglering, vilket kan hindra sårläkningsprocessen. Därför valde Zhus team att använda denna termiskt uppfattande och reglerande flexibla enhet för att underlätta sårläkning. Jämförande studier med kommersiella grupper har visat att användningen av mjuka elektroniska material med låg Youngs modul i direkt kontakt med biologiska vävnader kan minimera biverkningar avsevärt.
Uppsatsen är publicerad i tidskriften Nano-Micro Letters .
Mer information: Yaqi Geng et al, Ett hudinspirerat självanpassningssystem för temperaturkontroll under dynamisk sårläkning, Nano-Micro Letters (2024). DOI:10.1007/s40820-024-01345-0
Tillhandahålls av Shanghai Jiao Tong University Journal Center
