تاریخ انتشار : ۱۴۰۲/۰۱/۱۳ ساعت ۱۱:۰۳
کد مطلب : ۳۹۵۲۰۳
ساخت پوست‌مصنوعی‌جدید با الهام از ماهی‌مرکب
گروه علمی: توانایی یک نوع ماهی مرکب در تغییر رنگ پوست خود در پاسخ به اطلاعات پیچیده محیطی، دانشمندان را برای چندین دهه مجذوب خود کرده است. اکنون محققان چینی از این ماهی مرکب الهام گرفته اند تا پوست مصنوعی جدیدی بسازند که نه تنها می تواند در برابر سرمای شدید مقاومت کند، بلکه می تواند باکتری‌ها و قارچ‌ها را نیز از بین ببرد.
به گزارش سیناپرس، مانند دیگر سرپایان، ماهی‌های گرمسیری و ماهی های مرکب دارای نانوساختارهای فوتونیک هستند که به آنها امکان می دهد در پاسخ به محرک های محیطی خارجی و برای استتار، ارتباط و معاشقه، رنگ پوست خود را تغییر دهند.
ماهی مرکب هزاران سلول به نام کروماتوفور درست در زیر سطح پوست خود دارد که به سیستم عصبی آنها متصل است. در مرکز کروماتوفور یک کیسه الاستیک پر از رنگدانه قرار دارد. انقباضات عضلانی اندازه کروماتوفورها را کنترل کرده، رنگ پوست ماهی مرکب را تغییر می دهد و آنها را قادر می سازد تا الگوی خود را برای مطابقت با سنگ ها یا مرجان های مجاور تغییر دهند. پروتئین های رفلکتین موجود در گونه های خاصی از ماهی مرکب نور را شکسته و مسئول ظاهر رنگین کمانی دینامیک این حیوان هستند.
اکنون با الهام از توانایی‌های ذاتی موجود در پوست ماهی مرکب، محققان دانشگاه صنعتی دالیان چین، پوست مصنوعی جدید و انعطاف‌پذیری ساخته اند که می تواند در برابر دماها و باکتری های شدید مقاومت کند.ونبین نیو (Wenbin Niu) پژوهشگر ارشد این مطالعه گفت: پوست بیولوژیکی اطلاعات محیطی را به سیگنال‌های بیوالکتریک تبدیل کرده و برای درک فشار خارجی، حس لامسه، ارتعاش، دما و غیره به سیستم عصبی منتقل می کند. به گزارش سیناپرس، علاوه بر سیگنال های بیوالکتریکی، پوست سرپایان می تواند محیط پیچیده را از طریق تغییر رنگ بیشتر درک کند.
محققان از آرایش انعکاسی در پوست ماهی مرکب تقلید کردند تا پوست فوتونیک-یونی جدیدی را ایجاد کنند که آن را PIskin می نامند. هنگامی که PIskin در معرض محرک های خارجی مانند یک سطح قرار می گیرد، نانوساختار فوتونی آن باعث تغییر رنگ سریع می شود. در همان زمان، انتقال یونی در پوست تغییر کرده و محرک های مکانیکی و دما را قادر می سازد به سیگنال های الکتریکی تبدیل شوند.
نیو در این باره گفت: با الهام از تغییر رنگ پوست ماهی مرکب، ما نانوساختارهای فوتونیکی را در پوست الکترونیکی معرفی کردیم که قابلیت‌های حسی آن را تا حد زیادی غنی می کند. علاوه بر ارائه بازخورد کمی، ثبت و تجزیه و تحلیل تغییرات محرک از طریق سیگنال الکتریکی، اطلاعات پیچیده تری مانند مکان، شکل و توزیع محرک را نیز می توان از طریق رنگ های آن به صورت بصری شناسایی کرد.
همچنین محققان ترکیبی با خواص ضد میکروبی قوی، و پلی اتیلن گلیکول ۲۰۰ به این پوست اضافه کردند. این عامل پوست را قادر می سازد تقریباً همه باکتری‌ها و قارچ‌ها را از بین ببرد، در حالی که نقطه انجماد پایین PEG-200 به این معنی است که پوست می تواند دمای پایین را بدون یخ زدن تحمل کند و احتمال خشک شدن آن کمتر است. محققان دریافتند که پوست در شرایط سخت عملکرد خوبی دارد و فشار و دما را به دقت اندازه گیری می کند.
نیو در خاتمه می گوید: گونه های جانوری بسیار جذابی با چنین قابلیت تغییر رنگ وجود دارد. در مطالعات بعدی، ساختار بیولوژیکی گونه‌هایی به جز ماهی مرکب را بیشتر بررسی خواهیم کرد و پوست بیومیمتیک مربوطه را توسعه خواهیم داد. در نهایت، این پوست ها را می توان در دستگاه های پوشیدنی، حسگرهای تعاملی و دیگر برنامه های کاربردی در دنیای واقعی استفاده کرد.
به گزارش سیناپرس، مانند دیگر سرپایان، ماهی‌های گرمسیری و ماهی های مرکب دارای نانوساختارهای فوتونیک هستند که به آنها امکان می دهد در پاسخ به محرک های محیطی خارجی و برای استتار، ارتباط و معاشقه، رنگ پوست خود را تغییر دهند.
ماهی مرکب هزاران سلول به نام کروماتوفور درست در زیر سطح پوست خود دارد که به سیستم عصبی آنها متصل است. در مرکز کروماتوفور یک کیسه الاستیک پر از رنگدانه قرار دارد. انقباضات عضلانی اندازه کروماتوفورها را کنترل کرده، رنگ پوست ماهی مرکب را تغییر می دهد و آنها را قادر می سازد تا الگوی خود را برای مطابقت با سنگ ها یا مرجان های مجاور تغییر دهند. پروتئین های رفلکتین موجود در گونه های خاصی از ماهی مرکب نور را شکسته و مسئول ظاهر رنگین کمانی دینامیک این حیوان هستند.
اکنون با الهام از توانایی‌های ذاتی موجود در پوست ماهی مرکب، محققان دانشگاه صنعتی دالیان چین، پوست مصنوعی جدید و انعطاف‌پذیری ساخته اند که می تواند در برابر دماها و باکتری های شدید مقاومت کند.ونبین نیو (Wenbin Niu) پژوهشگر ارشد این مطالعه گفت: پوست بیولوژیکی اطلاعات محیطی را به سیگنال‌های بیوالکتریک تبدیل کرده و برای درک فشار خارجی، حس لامسه، ارتعاش، دما و غیره به سیستم عصبی منتقل می کند. به گزارش سیناپرس، علاوه بر سیگنال های بیوالکتریکی، پوست سرپایان می تواند محیط پیچیده را از طریق تغییر رنگ بیشتر درک کند.
محققان از آرایش انعکاسی در پوست ماهی مرکب تقلید کردند تا پوست فوتونیک-یونی جدیدی را ایجاد کنند که آن را PIskin می نامند. هنگامی که PIskin در معرض محرک های خارجی مانند یک سطح قرار می گیرد، نانوساختار فوتونی آن باعث تغییر رنگ سریع می شود. در همان زمان، انتقال یونی در پوست تغییر کرده و محرک های مکانیکی و دما را قادر می سازد به سیگنال های الکتریکی تبدیل شوند.
نیو در این باره گفت: با الهام از تغییر رنگ پوست ماهی مرکب، ما نانوساختارهای فوتونیکی را در پوست الکترونیکی معرفی کردیم که قابلیت‌های حسی آن را تا حد زیادی غنی می کند. علاوه بر ارائه بازخورد کمی، ثبت و تجزیه و تحلیل تغییرات محرک از طریق سیگنال الکتریکی، اطلاعات پیچیده تری مانند مکان، شکل و توزیع محرک را نیز می توان از طریق رنگ های آن به صورت بصری شناسایی کرد.
همچنین محققان ترکیبی با خواص ضد میکروبی قوی، و پلی اتیلن گلیکول ۲۰۰ به این پوست اضافه کردند. این عامل پوست را قادر می سازد تقریباً همه باکتری‌ها و قارچ‌ها را از بین ببرد، در حالی که نقطه انجماد پایین PEG-200 به این معنی است که پوست می تواند دمای پایین را بدون یخ زدن تحمل کند و احتمال خشک شدن آن کمتر است. محققان دریافتند که پوست در شرایط سخت عملکرد خوبی دارد و فشار و دما را به دقت اندازه گیری می کند.
نیو در خاتمه می گوید: گونه های جانوری بسیار جذابی با چنین قابلیت تغییر رنگ وجود دارد. در مطالعات بعدی، ساختار بیولوژیکی گونه‌هایی به جز ماهی مرکب را بیشتر بررسی خواهیم کرد و پوست بیومیمتیک مربوطه را توسعه خواهیم داد. در نهایت، این پوست ها را می توان در دستگاه های پوشیدنی، حسگرهای تعاملی و دیگر برنامه های کاربردی در دنیای واقعی استفاده کرد.
پربينندهترين مطالب و خبرها
