في خبرٍ علميّ مذهل، أعلن مجموعة من المهندسين في جامعة ستانفورد عن تمكنهم من تطوير مادةٍ بلاستيكية شبيهة بالجلد، والتي تتمتع بالقدرة على التحسس للضغط وإرسال إشارة شبيهة بشيفرة مورس بشكلٍ مباشر إلى خلايا الدماغ العصبية. يحمل هذا البحث آمالاً كبيرة بالنسبة للأشخاص المبتورين، من ناحية إمكانية تركيب أطراف صناعية لهم، لا تعطيهم فقط قدرات حركية إضافية، بل أيضاً قدرات حسية.
أعلن مجموعة من المهندسين في جامعة ستانفورد عن ابتكارهم لمادةٍ بلاستيكية شبيهة بالجلد، والتي يمكنها أن تتحسس لقوة الضغط التي تتعرض لها، وتوليد إشارة كهربائية تقوم بنقل هذا الأثر الحسيّ بشكلٍ مباشر إلى الخلايا الحية للدماغ.
أمضت بروفيسورة الهندسة الكيميائية في جامعة ستانفورد زينان باو عقداً كاملاً من الزمن وهي تحاول أن تبتكر مادة صنعية تحاكي قدرات الجلد، خصوصاً القدرات المرنة التي يمتلكها الجلد وقدرته على الشفاء. لم تقتصر أبحاث البروفيسورة زينان باو على ابتكار مادة مرنة شبيهة بالجلد، بل أيضاً تضمنت أبحاثها كيفية جعل هذه المادة شبيهة بالجلد من الناحية الحسية: أي كيف يمكن أن يتم تضمين هذه المادة بشبكة حساسات تستطيع أن تلتقط الحرارة، الضغط، وحتى مشاعر الألم، وتقوم بتوصيل هذه الإشارات إلى الدماغ الحيّ. الهدف النهائيّ لأبحاثها هو تطوير نسيج إلكتروني مرن يمكن تضمينه مع حساسات، ويتم استخدام هذا النسيج لتغطية الأطراف الصناعية من أجل التعويض عن بعض القدرات الحسية التي يتمتع بها الجلد البشري الطبيعي.
سيساهم العمل الجديد الذي قامت به البروفيسورة باو وفريقها البحثي -والذي نشر في مجلة Science – بتحقيق تطورٍ إضافيّ في سبيل الوصول للهدف الكبير الذي يطمحون له: ابتكار جلد اصطناعي يحاكي الجلد البشري في خواص المرونة وخواص التحسس.
تقول البروفيسورة باو:” هذه هي المرة الأولى التي تم فيها تطوير مادة صنعية شبيهة بالجلد، والتي تتمتع بإمكانية التقاط الضغط وإرسال إشارة تعبر عن هذا الضغط إلى جزءٍ من النظام العصبي”. يتكون الفريق البحثيّ الذي عمل مع البروفيسورة باو من 17 شخص عملوا جميعهم على تحقيق هذا الإنجاز.
رقمنة اللمس Digitizing Touch
الحجر الأساس في هذه التقنية هو تركيبة بلاستيكية ثنائية الطبقة: الطبقة العليا تقوم بتكوين آلية التحسس Sensing Mechanism، والطبقة السفلى تقوم بالتصرف كدارةٍ كهربائية، حيث تعمل على استقبال الإشارات الكهربائية وتحويلهم إلى إشارات حثية حيوية كيميائية متوافقة الخلايا العصبية. تتضمن الطبقة العليا حساس ضغط قادر على تحسس نفس مجال الضغط الذي يتحسسه جلد البشر، وذلك من ابتداءً من اللمس الخفيف للأصابع وصولاً لمصافحةٍ حارة.
الخطوة التالية ستكون كيفية قراءة قيم هذه الحساسات، وتحويله لشكلٍ كهربائي متوافق مع النظام العصبي. لهذا الغرض، قام الفريق بنشر مليارات من أنابيب الكربون النانوية عبر البلاستيك الصنعي. بالتالي، وعند تطبيق قوة ضغط على البلاستيك، فإن هذا سيؤدي إلى كبس أنابيب الكربون النانوية لتصبح أقرب من بعضها البعض، ويجعلها ناقلة للكهرباء.
هذه الخواص هي ما سمحت للحساس بأن يكون محاكياً ممتازاً للجلد البشري، الذي يقوم بإرسال المعلومات الخاصة بالضغط إلى الدماغ على شكل نبضاتٍ كهربائية مشابهة لشيفرة مورس. زيادة الضغط المطبق على الجلد الاصطناعي يعني مزيد من تقارب أنابيب الكربون النانوية مما يعني السماح للمزيد من القدرة الكهربائية للعبور عبر الحساس. كنتيجة، فإن قيمة التيار الكهربائي الذي سينتج عن ضغط الحساس سيكون متناسب مع قوة الضغط المطبقة عليه، وبالتالي فإن هذا الأمر سيولد آلية إرسال المعلومات المناسبة بالنسبة للدماغ.
حتى الآن، نجحت التجارب الخاصة بالحساس الجديد على أدمغة الفئران، ويسعى الفريق لجعل هذا الحساس قابلاً للاستخدام على الأطراف الصناعية البشرية، لتزويد المبتورين بقدراتٍ حسية، فضلاً عن القدرات الحركية التي يمنحهم إياها الطرف الصناعي.
