Innovative elektronische Haut ahmt menschliches Schmerzempfinden in Echtzeit nach

Ein Prototyp wurde entwickelt, der die Art und Weise elektronisch nachbildet, wie menschliche Haut Schmerzen wahrnimmt. Das Gerät ahmt die nahezu sofortige Feedback-Reaktion des Körpers nach und reagiert auf schmerzhafte Empfindungen mit derselben Geschwindigkeit, mit der Nervensignale zum Gehirn gelangen. Die künstliche Haut reagiert augenblicklich, wenn Druck, Hitze oder Kälte eine schmerzhafte Schwelle erreichen.

Neben dem Schmerzsensor-Prototyp hat das Forschungsteam auch Geräte aus dehnbarer Elektronik entwickelt, die Temperatur- und Druckänderungen erfassen und darauf reagieren. Drei funktionale Prototypen wurden entworfen, um Schlüsselfunktionen der Hautsensorik in elektronischer Form bereitzustellen. Mit weiterer Entwicklung könnte die dehnbare künstliche Haut auch eine zukünftige Option für nicht-invasive Hauttransplantate sein, wo der traditionelle Ansatz nicht durchführbar oder nicht wirksam ist.

Der Prototyp kombiniert drei Technologien:

1. Dehnbare Elektronik verbindet Oxidmaterialien mit biokompatiblem Silikon für transparente, unzerbrechliche, tragbare Elektronik so dünn wie ein Aufkleber.
2. Temperaturreaktive Beschichtungen, 1.000-mal dünner als ein menschliches Haar, basierend auf einem Material, das auf Hitze reagiert und sich transformiert.
3. Gehirn-nachahmende elektronische Speicherzellen imitieren die Art, wie das Gehirn Langzeitgedächtnis nutzt, um frühere Informationen abzurufen und zu speichern.

Der Drucksensor-Prototyp kombiniert dehnbare Elektronik und Langzeitgedächtniszellen, der Hitzesensor vereint temperaturreaktive Beschichtungen und Speicher, während der Schmerzsensor alle drei Technologien integriert. Die Sensoren sind Somatosensoren – sie replizieren Schlüsselfunktionen des komplexen Systems aus Neuronen, neuralen Pfaden und Rezeptoren, die die menschliche Wahrnehmung sensorischer Reize steuern.

Während einige bestehende Technologien elektrische Signale genutzt haben, um verschiedene Schmerzstufen nachzuahmen, können diese neuen Geräte auf echten mechanischen Druck, Temperatur und Schmerz reagieren und die richtige elektronische Antwort liefern. Dadurch „weiß“ die künstliche Haut den Unterschied zwischen dem sanften Berühren einer Nadel mit dem Finger und dem versehentlichen Einstechen.