Elektronik deri, insan derisi gibi esneyebiliyor ve hissedebiliyor; sağlık ve tıpta yeni ilerlemelere kapı açıyor
Binden fazla sinir ucuna sahip olan insan derisi, beynin dış dünyayla olan en büyük duyusal bağlantısı ve dokunma, sıcaklık ve basınç yoluyla zengin bir geri bildirim sağlıyor. Bu karmaşık özellikler cildi hayati bir organ haline getirirken, aynı zamanda kopyalanmasını da zorlaştırıyor.
Texas A&M Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, ayarlanabilir elektronik ve termal biyo-algılama özellikleri sergileyen nano-mühendislik ürünü hidrojelleri kullanarak, insan derisi gibi esneyebilen, esnetilebilen ve hissedebilen 3D baskılı bir elektronik deri (E-deri) geliştirdiler.
Biyomedikal Mühendisliği Bölümü profesörü ve araştırma direktörü Dr. Akhilesh Gaharwar, şöyle diyor: “Dokunma duyusunu kopyalama ve çeşitli teknolojilere entegre etme yeteneği, insan-makine etkileşimi ve gelişmiş duyusal deneyimler için yeni olanaklar sunuyor. Potansiyel olarak endüstrilerde devrim yaratabilir ve engelli bireylerin yaşam kalitesini artırabilir.” E-derinin gelecekteki kullanım alanları, hareket, sıcaklık, kalp atış hızı ve kan basıncı gibi hayati belirtileri sürekli olarak izleyen, kullanıcılara geri bildirim sağlayan ve motor becerilerini ve koordinasyonlarını geliştirmelerine yardımcı olan giyilebilir sağlık cihazları da dahil olmak üzere çok geniş.
Gaharwar, şöyle devam ediyor: “E-skin’in geliştirilmesinin ardındaki ilham kaynağı, teknoloji, insan vücudu ve çevre arasında daha gelişmiş ve çok yönlü arayüzler oluşturma arzusundan kaynaklanıyor. Bu araştırmanın en heyecan verici yönü robotik, protez, giyilebilir teknoloji, spor ve fitness, güvenlik sistemleri ve eğlence cihazlarındaki potansiyel uygulamalarıdır.”
Advanced Functional Materials tarafından yayınlanan bir çalışmada ayrıntıları verilen E-cilt teknolojisi, Gaharwar’ın laboratuvarında geliştirilmiş. Gaharwar’ın eski öğrencisi ve şu anda Axent Biosciences’ta bilim insanı olan Dr. Kaivalya Deo ‘22 ve Gaharwar’ın Laboratuvarında eski bir Fulbright Nehru doktora öğrencisi olan Shounak Roy makalenin baş yazarları.
Zorlu mücadeleler
E-cilt oluşturmak, aynı anda insan cildinin esnekliğini taklit edebilen, biyoelektrik algılama yetenekleri içeren ve giyilebilir veya implante edilebilir cihazlar için uygun üretim tekniklerini kullanan dayanıklı malzemeler geliştirmenin zorluklarını barındırıyor.
Deo, “Geçmişte bu sistemlerin sertliği vücut dokularımız için çok yüksekti” diyor.
Ekibin nano-mühendislik ürünü hidrojel tabanlı sistemi, hidrojellerin E-cilt oluşturma sırasında kayma gerilimi altında viskoziteyi azaltarak daha kolay kullanım ve manipülasyona izin vermesi nedeniyle bu sınırlamayı ele aldı. Ekip, bu özelliğin insan derisinin çok yönlü doğasını kopyalamanın önemli bir yönü olan karmaşık 2D ve 3D elektronik yapıların inşasını kolaylaştırdığını söylüyor.
Araştırmacılar ayrıca, atomik yapısında yüksek elektrik iletkenliğine izin veren kusurlar içeren bir malzeme ve E-cildin ıslak dokuya yapışmasına yardımcı olmak için nanopartiküller kullanmışlar. Nanopartiküller hidrojel ile E-cilde elektriksel ve termal iletkenlik kazandıracak şekilde bağlanıyor.
