Эксперимент по самовосстановлению искусственной кожи и ее микроскопическая структура. © Benjamin Tee, Chao Wang

Специалисты из Калифорнии смогли искусственно создать аналог человеческой кожи. Разработанная ими полимерная ткань обладает всеми основными характеристиками живой ткани: она эластична, проводит электричество и способна к самовосстановлению, сообщает Science.

Результаты исследований стали очередным достижением десятилетнего минибума в области "эпидермальной электроники". Разработки в этой области представляют собой сверхтонкие и гибкие электронные устройства, которые можно наложить на кожу (например, для мониторинга каких-либо физиологических параметров) или на протезы (в качестве датчика прикосновений, заменяющего осязательные рецепторы).

Главной проблемой подобных разработок было то, что кремний, который является основой современной электроники, хрупок. Для преодоления этого препятствия понадобились многолетние усилия ряда научных лабораторий, которым в итоге удалось создать эластичные электронные датчики.

В это же время химики напряженно работали над получением самовосстанавливающихся полимеров - веществ, способных самостоятельно восстановить свою структуру после повреждения. Такие материалы были созданы, причем в зависимости от типа процесс восстановления можно запустить нагреванием, освещением или просто прижатием краев разреза.

Инженер-химик Чжэньань Бао и ее коллеги из Стэнфордского университета в Калифорнии решили применить один из таких полимеров, разработанный во Франции, в области "эпидермальной электроники". Основной сложностью этой работы было то, что "самозаживляющиеся" материалы обладали низкой электропроводностью. Исправить ситуацию помогло добавление в полимерную основу атомов никеля с плотностью, позволяющей им обмениваться электронами. При механических воздействиях, таких как давление или сжатие, расстояние между атомами никеля изменяется, облегчая или затрудняя передачу электронов, тем самым меняя электрическое сопротивление полимера.

В ходе эксперимента полученный материал, разрезанный скальпелем, быстро и качественно закрывал повреждение. Через 15 секунд после прижатия краев "раны" электропроводность образца восстанавливалась на 98 процентов.

"Я думаю, это тянет на прорыв. Мы впервые видим такое сочетание способностей к механическому и электрическому самовосстановлению", - заявил химик Института наноисследований CRANN Тринити-колледжа Дублина Джон Боланд. При этом он добавил, что искусственную кожу необходимо испытать другими повреждающими факторами, поскольку скальпель оставляет слишком ровный разрез с гладкими краями, что редко случается в реальной жизни.

В настоящее время Бао и ее коллеги работают над тем, чтобы сделать полимер более похожим на настоящую человеческую кожу, увеличив его упругость. "Хотя он уже достаточно эластичный, он по-прежнему не растягивается. А это именно то свойство, к которому мы сейчас стремимся", - добавила Бао.