自适应温度控制系统伤口组织愈合的动态可控策略
皮肤作为人体中复杂的感觉系统,不仅能够检测环境刺激(例如温度、压力、应变和振动),还能主动响应这些变化。其中,皮肤的温度调节能力对于维持恒温动物的稳定性起着至关重要的作用。
皮肤损伤在日常生活中是不可避免的,并且会严重损害固有的温度感应和调节功能。例如,皮肤烧伤可能导致热反馈丧失,从而导致额外的副作用和疼痛。
使用柔性纤维材料重建受损皮肤的功能在仿生机器人和组织修复领域具有巨大的潜力,特别是在恢复皮肤的温度感知和适应性调节能力方面,这可以显着改善患有以下疾病的人的生活质量:皮肤受伤。
尽管模拟温度感觉的电子皮肤已经被开发用于仿生应用,但大多数设备缺乏自我调节能力。
为了解决这个问题,东华大学朱美芳领导的研究小组报告了一种集成贴片的开发,该贴片可以模拟皮肤温度调节,从而实现更可控的动态愈合过程。
朱的设计通过依赖于皮肤温度的反馈过程引入了交互式温度调节仿生电子系统。这是通过协调外部反馈电路与内部保护电路来实现的,它们共同调节热控制单元和热敏电阻之间的相互作用。
考虑到工业生产成本的限制,团队选择了以其有序织构和无序多孔结构着称的激光诱导石墨烯(LIG)作为温度控制单元的材料。选择丙烯酸共聚物作为正温度系数(PTC)热敏电阻的主要成分,在测试中表现出良好的再现性。
受损的皮肤通常缺乏必要的温度调节,这会阻碍伤口愈合过程。因此,朱的团队选择利用这种热感知和调节的柔性装置来促进伤口愈合。与商业团体的比较研究表明,使用具有低杨氏模量的软电子材料与生物组织直接接触可以显着减少不良反应。
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