高峰
皮膚是人體最大的器官,它不僅肩負著防止“外敵”入侵的使命,還承擔著防止體內(nèi)水分、電解質等其他物質丟失的任務。通常,皮膚受到較輕的損傷都可以自我修復,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。而且在恢復期間,創(chuàng)口也容易發(fā)生感染,如果沒有很好的保護措施,重度燒傷者會出現(xiàn)嚴重脫水。為了應對這種情況,減輕皮膚大面積損傷者的痛苦,科學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,它還要能夠促進自身肌肉與皮膚的生長。
美國科學家發(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,日本東京大學的研究團隊利用低分子有機物——并五苯分子制成薄膜,通過其表面密布的壓力傳感器,實現(xiàn)了電子皮膚感知壓力。電子皮膚的結構更簡單,可以加工成各種形狀,能像衣服一樣附著在物體表面,能夠讓機器人感知到物體的地點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行開拓研究,并渴望這種材料不僅滿足機器人,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合,會碰撞出什么樣的火花呢?