طور الباحثون جلدًا صناعيًا إلكترونيًا يتفاعل مع الألم تمامًا مثل الجلد الحقيقي، مما يفتح الطريق أمام أطراف صناعية أفضل وروبوتات أكثر ذكاءً وبدائل غير جراحية لترقيع الجلد.
ويمكن للجهاز النموذجي الذي طوره فريق في جامعة (RMIT) في ملبورن بأستراليا أن يكرر إلكترونيًا الطريقة التي يشعر بها جلد الإنسان بالألم.
ويحاكي الجهاز استجابة ردود الفعل شبه الفورية للجسم ويمكن أن يتفاعل مع الأحاسيس المؤلمة بسرعة الإضاءة نفسها التي تنتقل بها الإشارات العصبية إلى الدماغ.
وقال الباحث الرئيسي البروفيسور مادو باسكاران (Madhu Bhaskaran): إن النموذج الأولي لاستشعار الألم كان بمثابة تقدم كبير نحو الجيل التالي من التقنيات الطبية الحيوية والروبوتات الذكية.
وأضاف “الجلد هو أكبر عضو حسي في أجسامنا، مع ميزات معقدة مصممة لإرسال إشارات تحذير سريعة عندما يشعر بالألم، ونحن نشعر بالأشياء طوال الوقت من خلال الجلد، لكن استجابتنا للألم تبدأ فقط في نقطة معينة، مثل عندما نلمس شيئًا ساخنًا جدًا أو حادًا جدًا”.
وأوضح الباحث أنه لا توجد حتى الآن تقنيات إلكترونية قادرة على محاكاة شعور الإنسان بالألم بشكل واقعي، لكن الجلد الاصطناعي يتفاعل على الفور عندما يصل الضغط أو الحرارة أو البرودة إلى عتبة مؤلمة.
وقال: إنها خطوة مهمة إلى الأمام في التطوير المستقبلي لأنظمة ردود الفعل المتطورة التي نحتاجها لتقديم الأطراف الاصطناعية الذكية والروبوتات الذكية.
وبالإضافة إلى النموذج الأولي لاستشعار الألم، طور فريق البحث أيضًا أجهزة تستخدم إلكترونيات قابلة للتمدد يمكنها استشعار التغيرات في درجة الحرارة والضغط والاستجابة لها.
وقال باسكاران: إن النماذج الأولية صممت لتقديم الميزات الرئيسية لقدرة استشعار الجلد بشكل إلكتروني.
ومع مزيد من التطوير، يمكن أن يكون الجلد الاصطناعي القابل للمط أيضًا خيارًا مستقبليًا لترقيع الجلد غير الجراحي، حيث يكون النهج التقليدي غير قابل للتطبيق أو لا يعمل.
وأضاف بهاسكاران “نحن بحاجة إلى مزيد من التطوير لدمج هذه التكنولوجيا في التطبيقات الطبية الحيوية، لكن الأساسيات – التوافق الحيوي، والمدى الشبيه بالجلد – موجودة”.
ويجمع البحث الجديد بين ثلاث تقنيات كانت رائدة سابقًا وحاصلة على براءة اختراع:
- إلكترونيات قابلة للمط: تجمع بين مواد الأكسيد والسيليكون المتوافق حيويًا لتقديم إلكترونيات شفافة ورقيقة وغير قابلة للكسر ويمكن ارتداؤها كالورق اللاصق.
- الطبقات الخارجية المتفاعلة مع درجات الحرارة: الطبقات الخارجية الذاتية التعديل أرق 1000 مرة من شعرة الإنسان بناءً على مادة تتحول استجابةً للحرارة.
- ذاكرة محاكاة الدماغ: خلايا ذاكرة إلكترونية تحاكي الطريقة التي يستخدم بها الدماغ الذاكرة طويلة المدى لاسترجاع المعلومات السابقة والاحتفاظ بها.
ويجمع النموذج الأولي لمستشعر الضغط بين الإلكترونيات القابلة للمط وخلايا الذاكرة طويلة المدى، ويجمع مستشعر الحرارة بين الطبقات الخارجية المتفاعلة مع درجة الحرارة والذاكرة، بينما يدمج مستشعر الألم التقنيات الثلاث.