Selvadaptivt system til temperaturkontrol:En dynamisk kontrollerbar strategi til heling af sårvæv

Huden fungerer som et sofistikeret sansesystem i den menneskelige krop, der ikke kun er i stand til at detektere miljøstimuli – såsom temperatur, tryk, belastning og vibrationer – men også til aktivt at reagere på disse ændringer. Blandt disse spiller hudens temperaturreguleringsevne en afgørende rolle for at opretholde stabiliteten af ​​homeotermiske dyr.

Hudskader er uundgåelige i dagligdagen og kan alvorligt forringe de iboende temperaturfølende og regulerende funktioner. For eksempel kan forbrændinger af huden føre til tab af termisk feedback, hvilket resulterer i yderligere bivirkninger og smerte.

Brugen af ​​fleksible fibrøse materialer til at rekonstruere funktionaliteten af ​​beskadiget hud rummer et betydeligt potentiale inden for biomimetisk robotteknologi og vævsreparation, især til at genoprette hudens kapacitet til temperaturopfattelse og adaptiv regulering, hvilket væsentligt kan forbedre livskvaliteten for personer med hudskader.

Selvom elektronisk hud, der simulerer temperaturfornemmelse, er blevet udviklet til biomimetiske applikationer, mangler de fleste enheder selvregulerende evner.

For at løse dette har et forskerhold ledet af Zhu Meifang ved Donghua University rapporteret udviklingen af ​​et integreret plaster, der simulerer hudtemperaturregulering, hvilket muliggør mere kontrollerbare dynamiske helingsprocesser.

Zhus design introducerer et interaktivt termoregulerende biomimetisk elektronisk system gennem en feedback-proces afhængig af hudtemperatur. Dette opnås ved at koordinere et eksternt feedbackkredsløb med et internt beskyttelseskredsløb, som tilsammen regulerer samspillet mellem den termiske styreenhed og en termistor.

I betragtning af begrænsningerne af industrielle produktionsomkostninger valgte holdet laser-induceret grafen (LIG), kendt for sin velordnede tekstur og uordnede porøse struktur, som materiale til temperaturstyringsenheden. En akrylcopolymer blev valgt som hovedkomponenten til termistoren med positiv temperaturkoefficient (PTC), hvilket viser god reproducerbarhed i tests.

Beskadiget hud mangler ofte væsentlig temperaturregulering, hvilket kan hindre sårhelingsprocessen. Derfor valgte Zhus team at bruge denne termisk perceptive og regulerende fleksible enhed til at lette sårheling. Sammenlignende undersøgelser med kommercielle grupper har vist, at brugen af ​​bløde elektroniske materialer med et lavt Youngs modul i direkte kontakt med biologiske væv kan minimere bivirkninger betydeligt.

Artiklen er publiceret i tidsskriftet Nano-Micro Letters .

Flere oplysninger: Yaqi Geng et al., Et hud-inspireret selvadaptivt system til temperaturkontrol under dynamisk sårheling, Nano-Micro Letters (2024). DOI:10.1007/s40820-024-01345-0

Leveret af Shanghai Jiao Tong University Journal Center