Искусственная кожа придаст протезам чувствительность

Современные протезы способны выглядеть и функционировать как  самые настоящие руки и ноги. Микроскопические электромоторы приводят в движение искусственные мини-суставы, имитируя естественные движения конечностей. Но даже самый крутой протез не вернет человеку главное – способность чувствовать, осязать холодное или горячее, мягкое или твердое, гладкое или шершавое – словом, то, что кажется любому представителю человечества естественным и само собой разумеющимся.

Команда исследователей из Стэнфорда решила изменить ситуацию. Их изобретение способно совершить настоящую революцию в области изготовления протезов. Специальный сенсор, вживленный в искусственную кожу, способен воспринимать механическое воздействие, переводить его в электрические сигналы и перенаправлять дальше к нейронам мозга мышей. Пока что только мышей, но всего лишь пока…

Человеческая кожа – уникальное изобретение природы, которое почти невозможно подделать. Одна только способность к растяжению без потери основных качеств лишь с трудом поддается копированию, воспроизвести же чувствительность болевых и тактильных сенсоров до сих пор не удавалось никому.

Более 10 лет ученые из стэнфордского университета работали над тем, чтобы приблизиться к решению этой задачи. Итогом их трудов стал сенсор, способный вернуть больным с ампутированными конечностями одну из многих утраченных функций – способность к осязанию, прежде всего в области пальцев рук, которая существенно облегчит жизнь с искусственным протезом.

Так называемая «Digital Tactile System» состоит из микроскопических резиновых подушечек с нанопокрытием, способным проводить электрические импульсы. Сама по себе резина не обладает электропроводимостью, и служит в нормальном состоянии своеобразным изолятором, электросигналы через искусственную кожу не проходят. Все изменяется при оказании на сенсоры механического воздействия, резиновые подушечки сминаются, области нанопокрытия соприкасаются, передавая электрические сигналы друг другу дальше.  

Сила тока зависит от силы нажатия. Чем больше сила давления на подушечки, тем выше электропроводимость искусственной кожи. Чувствительность сенсоров настолько высока, что они могут отличить легкое прикосновение от крепкого пожатия.  Предполагается, что сенсорами будет снабжаться специальный эластичный материал, из которого планируется изготавливать натягиваемый на протез перчатки.

Поставленные на мышах опыты показали, что исследователи находятся на правильном пути, но максимум, чего им удалось достигнуть – доказать передачу электроимпульсов через ткани мертвых мышей. До сих пор неизвестно, будет ли в состоянии человеческий мозг правильно интерпретировать получаемые от искусственных рецепторов сигналы. Теоретически возможно введение в мозг пациента световосприимчивых стволовых клеток, которые будут улавливать получаемые сигналы и перенаправлять их далее по назначению. Но в идеале ученым бы хотелось добиться возможности передачи импульсов непосредственно от протеза к культе ампутированной конечности.