假肢 可以恢复截肢者的行走或抓握物体的能力，但它们尚未能恢复人的触觉。斯坦福大学的研究人员通过创建一种能够响应压力变化并通过神经细胞传输信号的电子皮肤，朝这一类型的假肢迈进了一步，其工作原理与人类皮肤非常相似。
郑南 (Zhenan Bao) 和她的同事通过连接三个组件制造了人造皮肤：微结构电阻式压力传感器、柔性印刷有机电子电路以及含有光激活离子通道的神经细胞 (Science 2015, DOI: 10.1126/science.aaa9306)。
压力传感器由碳纳米管-弹性体复合材料制成，形状为涂覆在表面上的微型金字塔结构。传感器会响应施加的压力而改变电导率。郑南之前制作过类似的电容式传感器，但新的电阻式传感器能更好地检测人类皮肤感知的压力范围。
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每个传感器都连接到在施乐帕洛阿尔托研究中心 (PARC) 的研究人员的帮助下印刷的有机电路。该电路将压力信号转换为一系列电脉冲，并响应压力的增加而增加脉冲频率。“这个电路相对容易构建，”郑南说。“它是我们传感器的完美电读出装置。”
研究人员使用电脉冲来调节发光二极管的频率。在他们的概念验证研究中，他们将来自 LED 的光通过光纤发送到小鼠脑切片中的神经元，以刺激神经元。这些样品中的神经细胞装饰有经过改造的通道视紫红质，它们会响应光而打开，从而触发神经细胞放电。
加州大学伯克利分校正在开发电子皮肤的阿里·贾维 (Ali Javey) 说，这项工作代表了“在开发以空前水平模仿人类皮肤功能的类皮肤材料方面的重要进步”。“它可能对开发更智能的假肢具有重要意义。”
郑南说：“这仅仅是构建完全集成的人造皮肤的开始。”她表示，接下来，她的团队希望模仿人类皮肤的其他感知功能，例如感觉热的能力，并将它们集成到新的平台中。
本文经 《化学与工程新闻》 (© 美国化学学会) 许可转载。该文章于 2015年10月19日首次发表。