محققان با استفاده از توانایی یک نوع ماهی مرکب در تغییر رنگ پوست خود در پاسخ به اطلاعات پیچیده محیطی، پوست مصنوعی جدیدی ساخته اند که نه تنها میتواند در برابر سرمای شدید مقاومت کند، بلکه باکتریها و قارچها را نیز از بین می برد.
ماهی مرکب هزاران سلول به نام کروماتوفور درست در زیر سطح پوست خود دارد که به سیستم عصبی آنها متصل است. در مرکز کروماتوفور یک کیسه الاستیک پر از رنگدانه قرار دارد. انقباضات عضلانی اندازه کروماتوفورها را کنترل می کند ، رنگ پوست ماهی مرکب را تغییر میدهد و آنها را قادر میسازد تا الگوی خود را برای مطابقت با سنگها یا مرجانهای مجاور تغییر دهند. پروتئینهای رفلکتین موجود در گونههای خاصی از ماهی مرکب نور را می شکنند و مسئول ظاهر رنگین کمانی دینامیک این حیوان هستند.
اکنون با الهام از تواناییهای ذاتی موجود در پوست ماهی مرکب، محققان دانشگاه صنعتی دالیان چین، پوست مصنوعی جدید و انعطافپذیری ساخته اند که میتواند در برابر دماها و باکتریهای شدید مقاومت کند.
ونبین نیو (Wenbin Niu) پژوهشگر ارشد این مطالعه گفت: پوست بیولوژیکی اطلاعات محیطی را به سیگنالهای بیوالکتریک تبدیل و برای درک فشار خارجی، حس لامسه، ارتعاش و دما به سیستم عصبی منتقل میکند. علاوه بر سیگنالهای بیوالکتریکی، پوست سرپایان میتواند محیط پیچیده را از طریق تغییر رنگ بیشتر درک کند.
محققان از آرایش انعکاسی در پوست ماهی مرکب تقلید کردند تا پوست فوتونیک-یونی جدیدی را ایجاد کنند که آن را PIskin مینامند. هنگامی که PIskin در معرض محرکهای خارجی مانند یک سطح قرار میگیرد، نانوساختار فوتونی آن باعث تغییر رنگ سریع میشود. در همان زمان، انتقال یونی در پوست تغییر می کند و محرکهای مکانیکی و دما را قادر میسازد به سیگنالهای الکتریکی تبدیل شوند.
نیو در این باره گفت: با الهام از تغییر رنگ پوست ماهی مرکب، ما نانوساختارهای فوتونیکی را در پوست الکترونیکی معرفی کردیم که قابلیتهای حسی آن را تا حد زیادی غنی میکند. علاوه بر ارائه بازخورد کمی، ثبت و تجزیه و تحلیل تغییرات محرک از طریق سیگنال الکتریکی، اطلاعات پیچیده تری مانند مکان، شکل و توزیع محرک را نیز میتوان از طریق رنگهای آن به صورت بصری شناسایی کرد.
همچنین محققان ترکیبی با خواص ضد میکروبی قوی، و پلی اتیلن گلیکول ۲۰۰ به این پوست اضافه کردند. این عامل پوست را قادر میسازد تقریباً همه باکتریها و قارچها را از بین ببرد، در حالی که نقطه انجماد پایین PEG-۲۰۰ به این معنی است که پوست میتواند دمای پایین را بدون یخ زدن تحمل کند و احتمال خشک شدن آن کمتر است. محققان دریافتند که پوست در شرایط سخت عملکرد خوبی دارد و فشار و دما را به دقت اندازه گیری میکند.
نیو در خاتمه میگوید: گونههای جانوری بسیار جذابی با چنین قابلیت تغییر رنگ وجود دارد. در مطالعات بعدی، ساختار بیولوژیکی گونههایی به جز ماهی مرکب را بیشتر بررسی خواهیم کرد و پوست بیومیمتیک مربوط را توسعه خواهیم داد. در نهایت، این پوستها را میتوان در دستگاههای پوشیدنی، حسگرهای تعاملی و دیگر برنامههای کاربردی در دنیای واقعی استفاده کرد.