پوست انسان با بیش از هزار پایانه عصبی، بزرگ‌ترین رابط حسی مغز با محیط بیرون است که بازخورد‌های متنوعی از طریق لمس، دما و سختی ارائه می‌دهد.
پیچیدگی این ویژگی‌ها، همانند‌سازی پوست را به چالش‌های بزرگی تبدیل کرده است. پژوهشگران دانشگاه تگزاس با بهره‌گیری از هیدروژل‌های نانومهندسی‌شده که قابلیت‌های حسگری زیستی، الکترونیکی و حرارتی قابل تنظیم را دارند، پوست الکترونیکی چاپ‌شده سه‌بعدی جدیدی را ساخته‌اند که انعطاف‌پذیر، کشسان و بسیار شبیه به پوست انسان است.
دکتر آخیلش گهاروار، استاد و مدیر تحقیقات دپارتمان مهندسی بیومدیکال، گفت توانایی تقلید حس لمسی و ادغام آن در فناوری‌های مختلف، افق‌های نوینی را برای تعامل انسان و ماشین و آزمایش‌های حسی پیشرفته باز می‌کند. این کار می‌تواند به طور بالقوه صنایع را متحول سازد و کیفیت زندگی افراد دارای معلولیت را بهبود بخشد.
کاربرد‌های آینده این پوست الکترونیکی بسیار گسترده است، از جمله دستگاه‌های پوشیدنی سلامت که به طور مداوم علائم حیاتی نظیر حرکت، دما، ضربان قلب و سختی خون را پایش می‌کنند و به کاربران بازخورد می‌دهند تا توانایی‌های حرکتی و هماهنگی خود را ارتقا دهند.
گهاروار افزود انگیزه توسعه پوست الکترونیکی، تمایل به ایجاد رابط‌های گسترده‌تر و همه‌کاره‌تر بین فناوری، بدن انسان و محیط زیست است. جنبه‌های هیجان‌انگیز این پژوهش، کاربرد‌های بالقوه در رباتیک، پروتز، فناوری پوشیدنی، ورزش و تناسب اندام، سیستم‌های امنیتی و دستگاه‌های سرگرمی است.
این فناوری که در مطالعه‌ای در مجله منتشر شده، در آزمایشگاه گهاروار توسعه یافته است. ساخت پوست الکترونیکی شامل چالش‌هایی با مواد بادوام است که بتوانند به طور همزمان انعطاف‌پذیری پوست انسان را تقلید کنند، قابلیت‌های حسگر بیوالک‌تریکی داشته باشند و از تکنیک‌های ساخت مناسب برای دستگاه‌های پوشیدنی یا کاشتنی بهره‌مند شوند.
گهاروار توضیح داد در گذشته، سفتی این سیستم‌ها برای بافت‌های بدن بیش از حد بود و از انتقال سیگنال و ایجاد عدم تطابق مکانیکی در رابط زیستی-غیرزیستی جلوگیری می‌کرد. ما یک استراتژی تقاطع سه‌گانه را به سیستم مبتنی بر هیدروژل معرفی کردیم که امکان رفع یکی از محدودیت‌های کلیدی در حوزه بیوالک‌ترونیک انعطاف‌پذیر را فراهم آورد.
استفاده از هیدروژل‌های نانومهندسی‌شده، برخی از چالش‌های توسعه پوست الکترونیکی در طول چاپ سه‌بعدی را حل می‌کند، زیرا هیدروژل‌ها با کاهش ویسکوزیته تحت تنش برشی، امکان جابجایی و دستکاری آسان‌تر را در حین تشکیل می‌دهند. این ویژگی ساخت ساختار‌های الکترونیکی پیچیده دو‌بعدی و سه‌بعدی را تسهیل می‌کند که جنبه‌ای ضروری برای تکرار ماهیت چندوجه‌ی پوست انسان است.
پژوهشگران از نقص اتمی در نانو مجموعه‌های مولیبدن دی‌سولفید بهره بردند که موادی با نقص‌های ساختاری اتمی هستند و هدایت الک‌تریکی بالا را فراهم می‌کنند. همچنین از نانوذرات پلی‌دوپامین برای پشتیبانی چسبندگی پوست الکترونیکی به بافت‌های مرطوب بدن استفاده شده است.
گهاروار بیان کرد این نانوذرات مولیبدن دی‌سولفید که به طور اختصاصی طراحی شده‌اند، به عنوان اتصال‌دهنده‌های متقابل برای راه‌اندازی هیدروژل عمل می‌کنند و رسانایی الک‌تریکی و حرارتی را به پوست الکترونیکی می‌بخشند. ما اولین تیم هستیم که از این ماده به عنوان یک جزء کلیدی استفاده می‌کنیم. توانایی این ماده برای چسبندگی به بافت‌های مرطوب، برای کاربرد‌های بالقوه مراقبت‌های بهداشتی که در آن‌ها باید با سطوح بیولوژیکی پویا و مرطوب سازگار باشد، اهمیت بسیار زیادی دارد.
