ساخت پوست مصنوعی با الهام از عنکبوت

در سال‌های اخیر، گام‌های خوبی برای شبیه سازی حواس پنج گانه انسان به انجام رسیده است. حس لامسه یکی از حواس است و تاکنون چندین نمونه از پوست‌های مصنوعی با قابلیت شناسایی فشار توسط محققان طراحی شده است. در این میان، گروهی از پژوهشگران بر آن شدند تا با الهام گیری از ساختار منحصر به فرد موجود بر روی پاهای عنکبوت، الگویی جدید برای پوست مصنوعی طراحی کنند.

مجله نیوساینیست این بار به سراغ دکتر احمد افضل که در این خصوص به پژوهش می‌پردازد رفته و جزئیات فناوری جدیدی که طراحی کرده را از او جویا شده است.

 پوست مصنوعی که آن را طراحی کرده اید چه ویژگی هایی دارد؟

ما در حال طراحی نوعی پوست مصنوعی هستیم که می‌تواند رفتار پوست طبیعی انسان را تقلید کند. ماده‌ای که ساخته‌ایم آن قدر حساس است که حتی می‌تواند لمس ناشی از فرود آمدن یک پروانه و یا ورزش نسیم را حس کند و در عین حال آن قدر مستحکم است که می‌تواند نیروهایی بسیار بزرگ‌تر که پوست انسان هر روز با آنها سروکار دارد را نیز شناسایی کند.

پوست‌های مصنوعی که در حال حاضر طراحی و تولید شده اند چه کمبودهایی دارند؟

بیشتر پوست‌های مصنوعی که تاکنون طراحی شده‌اند، بر اساس شناسایی فشار وارده کار می‌کنند. اما حقیقت آن است که شناسایی فشار فقط یکی از جنبه‌های عملکرد پوست انسان است. برای نمونه فرض کنید که مگسی بر روی بینی شما فرود بیاید. فکر نمی‌کنم پوست‌های مصنوعی که تاکنون طراحی شده‌اند بتوانند این مساله را تشخیص دهند.

اما چطور این  پوست مصنوعی بسیار حساس طراحی کردید؟

طراحی من از طبیعت الگو گرفته است. موجوداتی نظیر عنکبوت ساختارهایی بسیار ریز و پرز مانند بر روی پاهای خود دارند و از آن برای شناسایی لمس و نیز لرزش استفاده می‌کنند. این پرزها به اعصاب این جانور متصل است. وقتی یکی ازاین موهای بسیار ریز خم می‌شود، نورون مربوطه تحریک می‌شود. من با استفاده از نانوسیم‌های مغناطیسی در نوعی پلیمر بسیار کشسان، نمونه مصنوعی این ساختار را ایجاد کردم. این ماده بسیار نرم می‌تواند با هر نوع فشار در هر جهتی خم شود. وقتی این موی مصنوعی خم می‌شود، تغییر ایجاد شده توسط یک واحد حساس مغاطیسی، تشخیص داده می‌شود. این واحد نقش همان نورون را دارد.

گام بعدی شما در این پروژه چیست؟

نمونه اولیه ساخته شده ما عملکرد بسیار خویی داشت و به همین دلیل، گام بعدی پیش روی ما نیز اتصال آن به بدن انسان است. در پایان سال گذشته بود که گروهی از پژوهشگران دانشگاه جان هاپکینز یک حسگر بسیار ساده را به صورت مستقیم به مغز فردی متصل کردند و به این ترتیب فرد مذکور توانست فشاری که بر روی دست مصنوعی‌اش وارد می‌شد را احساس کند. آن آزمایش با استفاده از یک حسگر ساده فشار به انجام رسید. هدف ما این است که کاری مشابه را البته با نوعی پوست مصنوعی بسیار حساس که انبوهی ازداده‌های مختلف را همانند پوست طبیعی به مغز ارسال میکند به کار گیریم.

چه کسی از این پوست مصنوعی استفاده خواهد کرد؟

بسیاری از افرادی که به علت بیماری‌هایی نظیر neuropathy  یا  آسیب‌های نخاعی دیگر قادر به استفاده از حس لامسه خود نیستند، می‌توانند از این پوست استفاده کند. همچنین این پوست مصنوعی را می‌توان در دستکش یا دست مصنوعی مورد استفاده قرار داد.

آیا این فناوری می‌تواند توسط افرادی که حس لامسه خود را از دست نداده‌اند، برای درک بهتر محیط به کار رود؟

ما می‌توانیم این پوست را به گونه‌ای طراحی کنیم که همانند پای عنکبوت حساس باشد. اما هدف ما این نیست که نسل جدیدی از مردان عنکبوتی را تحویل جامعه دهیم. هدف اصلی ما این است که کودکی که حس لامسه ندارد بتواند به راحتی یک حیوان خانگی را نوازش کرده و آن را حس کند.

این پوست مصنوعی جه کاربردهای دیگری خواهد  داشت؟

در حال حاضر بر روی ابزارهای هوشمند جراحی کار می‌کنیم. وقتی یک کاتتر (نوعی وسیله مورد استفاده در پزشکی) وارد بدن می‌شود، میزان موفقیت عمل به میرات فشاری که توسط پزشک جراح وارد می‌شود بستگی دارد. فشار زیاد سبب آسیب به بافت‌های داخلی می‌شود. برخی پزشکان از اینکه فناوری ما بتواند برای ارائه بازخورد و کاهش آسیب به بافت‌های داخلی مورد استفاده قرار گیرد استقبال کرده‌اند. همچنین پوست‌های الکترونیکی می‌تواند برای دادن حس لامسه به ربات‌ها نیز مورد استفاده قرار گیرد.

 

منبع: مجله نیوساینیست

ترجمه: زهرا جعفری

No tags for this post.