Stworzono sztuczną skórę, która pozwala odbierać bodźce czuciowe w amputowanych kończynach

Amputacja to z pewnością zabieg, którego nikt wolałaby nie przechodzić. Utrata kończyny jest dla wielu osób ogromną tragedią, jednak dzisiejsza technologia i postęp starają się zminimalizować skutki amputacji.

Protezy

Aż do XX wieku zastępcze kończyny były, delikatnie mówiąc, fatalne. Często okazywały się być nieporęcznymi drewnianymi konstrukcjami, które formą nawet nie przypominały naturalnych odpowiedników. Dzisiejsze protezy dają jednak ogromne możliwości. Użytkownicy mogą je kontrolować na różne sposoby, a drukarka 3D eliminuje problemy z dopasowaniem.

Stworzono sztuczną skórę, która pozwala odbierać bodźce czuciowe w amputowanych kończynach
Udostępnij

Elektroniczna skóra

Mimo wszystko, nawet najbardziej zaawansowane urządzenia wymagają ulepszeń. Z pewnością nie dają pacjentom wystarczającej ilości informacji zwrotnych odnośnie tego, czego użytkownicy dotykają, jak temperatura czy tekstura.

O tym właśnie pomyśleli naukowcy z Johns Hopkins University, co dało początek elektronicznej skórze e-dermis. Po nałożeniu na urządzenie protetyczne sztuczna skóra pozwala częściowo odzyskać czucie. Wynalazek został opisany w czasopiśmie Science Robotics.

Stworzono sztuczną skórę, która pozwala odbierać bodźce czuciowe w amputowanych kończynach
Udostępnij

E-dermis

Jak stworzyć elektroniczną skórę, która będzie działa jak ludzka? Poszukiwania rozpoczęto pod naskórkiem. Nasza skóra właściwa zawiera sieć receptorów, które przekazują różne odczucia do mózgu, podając nam informacje o charakterystyce dotykanego obiektu.

E-dermis zaprojektowano tak, by przekazywała dwa specyficzne odczucia: krzywiznę i ostrość przedmiotu. Specjaliści z Johns Hopkins University stworzyli sztuczną skórę łącząc tkaninę i gumę z warstwą czujników naśladujących receptory w skórze właściwej, które za pośrednictwem przewodów przekazują informacje czuciowe do nerwów obwodowych w amputowanej kończynie.

Stworzono sztuczną skórę, która pozwala odbierać bodźce czuciowe w amputowanych kończynach
Udostępnij

TENS

By dowiedzieć się, jakie informacje urządzenie powinno przekazywać użytkownikowi, naukowcy zastosowali technikę zwaną elektryczną stymulacją nerwów (TENS). Dzięki temu można stymulować nerwy obwodowe w amputowanej kończynie i sprawdzić, co dokładnie czują pacjenci.

Na przykład, pewien poziom TENS w jednym miejscu na pozostałości kończyny wywołał uczucie bólu w fantomowym kciuku osoby po amputacji. Taka informacja dla naukowców oznacza, że taki poziom stymulacji elektronicznej musi zostać dostarczony do kciuka protezy, gdy dotknie czegoś porównywalnie bolesnego, jak choćby ostry przedmiot.

Do upewnienia się, że proces stymulował kończynę fantomową, wykorzystano wykrywanie aktywności mózgu za pomocą elektroencefalografii (EEG).

Stworzono sztuczną skórę, która pozwala odbierać bodźce czuciowe w amputowanych kończynach
Udostępnij

Nowe wrażenia

Naukowcy „nauczyli” elektroniczne skóry kodowania różnych wrażeń w podobny sposób, jak robi to ludzka skóra. Taki wynalazek może niesamowicie poprawić komfort życia i jednocześnie sprawić, że protezy staną się jeszcze bardziej użytkowe. Odczuwanie pomoże także chronić sztuczne kończyny przed różnymi uszkodzeniami.

Po wielu latach poczułem jak moja dłoń, która była pusta jak skorupa, znów została wypełniona życiem. Mogę odróżnić ból bez zastanawiania się. Teraz instynktownie wiem, że moja ręka jest w niebezpieczeństwie. – relacjonuje Luke Osborn, jeden z ochotników

Fotografie: youtube.com, robotics.sciencemag.org, releases.jhu.edu