توسعه پوست مصنوعی که همزمان می‌تواند پوست را بازسازی کرده و حس را منتقل کند

آسیب به بافت عصبی به دلیل نقص‌های پوستی مانند سوختگی‌ها، بیماری‌های پوستی و آسیب‌ها، از دست دادن عملکردهای حسی و شناختی که برای فعالیت‌های حیاتی ضروری هستند را به همراه دارد و همچنین استرس روانی و جسمی ایجاد می‌کند.
اگر آسیب به اندازه‌ای شدید باشد که بهبودی طبیعی ممکن نباشد، درمان جراحی برای کاشت پوست مصنوعی در ناحیه آسیب‌دیده مورد نیاز است اما پوست مصنوعی توسعه‌یافته تا به امروز بر بازسازی پوست متمرکز بوده، یک ساختار و محیط مشابه با بافت پوست را فراهم کرده اما حس را به بیماران بازگردانده نکرده است.

یک تیم تحقیقاتی به رهبری دکتر یونگمی جونگ از مرکز بیومتریال‌ها و دکتر هیونجونگ یی از موسسه نیمه‌هادی پست‌سیلیکون، با همکاری پروفسور کی جون یو از دانشگاه یونسه و پروفسور تائه‌ایل کیم از دانشگاه سونگکیونکوان، پوست مصنوعی هوشمند بیونیک قابل کاشت در انسان را توسعه داده‌اند. کار در مجله Nature Communications منتشر شده است.

برخلاف پوست مصنوعی معمولی که بر بازسازی پوست متمرکز است، پوست مصنوعی بیونیک هوشمند حتی قادر به بازگرداندن حس‌های لمسی دائماً آسیب‌دیده است. با استفاده از ترکیب مواد بیوسازگار و یک سیستم ارائه عملکرد لمسی که با دستگاه‌های الکترونیکی پیاده‌سازی شده است، این کار انجام می‌شود.

پوست مصنوعی توسعه‌یافته توسط تیم یک هیدروژل متشکل از کلاژن و فیبرین، اجزای اصلی پوست، است که با قرار دادن حسگر‌های لمسی می‌تواند حتی تغییرات فشار کوچکی را تشخیص دهد.

تغییرات فشار تشخیص داده شده به سیگنال‌های الکتریکی، از طریق مدار مدولاسیون فرکانس-فشار بی‌سیم (WPPFM) تبدیل می‌شوند که سپس از طریق الکترودهای واسط عصبی لمسی به اعصاب منتقل می‌شوند و اجازه می‌دهند که دستگاه عملکردهای لمسی مشابه پوست را انجام دهد.

پژوهشگران همچنین دریافتند که کلاژن و فیبرین، که مسئول الاستیسیته و اتصال بافت پوست هستند، تکثیر و تمایز سلول‌های پوستی در اطراف زخم را برای ترویج بازسازی پوست تحریک می‌کنند.

پوست مصنوعی بیونیک هوشمند در موش‌هایی با آسیب پوستی شدید برای آزمایش اثربخشی آن در ترویج بازسازی پوست و بازیابی عملکرد لمسی کاشته شد و نشان داد که اثر بهبودی زخم بیش از 120% در مقایسه با گروه کنترل در 14 روز پس از کاشت دارد. علاوه بر این، تغییرات خارجی در محدوده فشار 10 تا 40 کیلوپاسکال که مشابه با محدوده فشار احساس شده توسط نوک انگشتان انسان است را تشخیص داد و سیگنال‌های الکتریکی را متناسب با تغییر پاسخ موش تنظیم کرد.

به ویژه، پوست مصنوعی توسعه‌یافته توسط پژوهشگران برای انتقال حسی و بازسازی پوست مؤثر است زیرا مستقیماً به اعصاب در لایه چربی زیرپوستی پوست آسیب‌دیده کاشته می‌شود.

پس از بازسازی پوست در بیماران با آسیب عصبی، حسگرهای لمسی می‌توانند در لایه زیرپوستی عمل کنند که استقلال در زندگی روزمره را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد. حتی در مورد افراد مسن با عملکردهای حسی تحلیل رفته، انتظار می‌رود که عملکردهای حسی تحلیل رفته را می‌توان با قرار دادن مستقیم دستگاه‌های الکترونیکی لمسی ساخته شده با فناوری ادغام با دانسیته بالا، در لایه زیرپوستی بازیابی کرد.

دکتر یونگمی جونگ از موسسه علم و فناوری کره می‌گوید:”این تحقیق نتیجه‌ای از تحقیقات ترکیبی در زمینه‌های دستگاه‌ها، مواد و پزشکی بازسازی است که به طور مؤثری مواد بیومتریال و فناوری دستگاه‌های الکترونیکی را ترکیب می‌کند”

“ما برنامه‌ریزی می‌کنیم تا آزمایش‌های بالینی بیشتری را با همکاری موسسات پزشکی و شرکت‌ها برای تجاری‌سازی انجام دهیم و همچنین قصد داریم تحقیقات خود را به بازسازی عملکردهای مختلف بافت پوست مانند دما، ارتعاش و درد گسترش دهیم.”