人类皮肤拥有 1000 多个神经末梢，是大脑与外界最大的感官连接，通过触觉、温度和压力提供丰富的反馈。虽然这些复杂的特征使皮肤成为一个重要的器官，但它们也使其复制成为一个挑战。

德克萨斯农工大学的研究人员利用具有可调节电子和热生物传感能力的纳米工程水凝胶，开发出了一种 3D 打印的电子皮肤 (E-skin)，它可以像人类皮肤一样弯曲、拉伸和感知。

“复制触觉并将其集成到各种技术中的能力为人机交互和高级感官体验开辟了新的可能性，”生物医学工程系教授兼研究主任 Akhilesh Gaharwar 博士说。“它有可能彻底改变行业并改善残疾人的生活质量。”

电子皮肤的未来用途非常广泛，包括可穿戴健康设备，可以持续监测运动、体温、心率和血压等生命体征，向用户提供反馈并帮助他们提高运动技能和协调性。

“开发电子皮肤背后的灵感源于希望在技术、人体加哈瓦尔说。“这项研究最令人兴奋的方面是它在机器人、假肢、可穿戴技术、运动和健身等领域的潜在应用，安全系统和娱乐设备。”

电子皮肤技术，在发表的一项研究中详细介绍先进功能材料，是在 Gaharwar 的实验室开发的。博士。Gaharwar 的前学生、现在 Axent Biosciences 的科学家 Kaivalya Deo 和 Gaharwar 实验室的前 Fulbright Nehru 博士研究员 Shounak Roy 是该论文的主要作者。

创建电子皮肤涉及开发挑战耐用材料它可以同时模仿人类皮肤的灵活性，包含生物电传感功能并采用适合可穿戴或可植入设备的制造技术。

“过去，这些系统的刚度对于我们来说太高了身体组织, 预防信号转导Deo 说：“我们在基于水凝胶的系统中引入了‘三重交联’策略，这使我们能够解决柔性生物电子学领域的关键限制之一。”

使用纳米工程水凝胶解决了 3D 打印过程中电子皮肤开发的一些挑战，因为水凝胶能够在电子皮肤创建过程中降低剪切应力下的粘度，从而更容易处理和操作。该团队表示，这一功能有助于构建复杂的 2D 和 3D 电子结构，这是复制电子多面性的一个重要方面人的皮肤。

研究人员还利用了二硫化钼纳米组件中的“原子缺陷”，这是一种在其内部含有缺陷的材料。原子结构允许高导电率和聚多巴胺纳米粒子，帮助电子皮肤粘附在湿组织上。

“这些专门设计的二硫化钼纳米颗粒充当交联剂，形成水凝胶并赋予电和导热系数到电子皮肤；我们是第一个报告使用这种材料作为关键成分的人，”罗伊说。“该材料粘附湿组织的能力对于潜在的医疗保健应用尤其重要，因为电子皮肤需要顺应并粘附到动态、潮湿的生物表面”。

其他合作者包括德克萨斯农工大学生物医学工程系 Limei Tian 博士小组的研究人员和印度曼迪理工学院的 Amit Jaiswal 博士。