受烏賊啟發的新型人造皮膚能忍受極度寒冷 並能殺滅微生物

烏賊對複雜的環境信息作出反應而改變其皮膚顏色的能力幾十年來一直吸引著科學家。現在，中國的研究人員從魷魚身上獲得了靈感，創造出一種新的人造皮膚，不僅可以抵禦極度寒冷，還可以殺死細菌和真菌，為一系列潛在用途打開了大門。

像其他頭足類動物、熱帶魚和變色龍一樣，魷魚擁有周期性的光子納米結構，使它們能夠改變皮膚顏色以應對外部環境的刺激，並用於偽裝、交流和求愛。

魷魚在其皮膚表面下有成千上萬的細胞，稱為色團，與它們的神經系統相連。在色團的中心是一個充滿色素的彈性囊。肌肉收縮控制色團的大小，改變烏賊的皮膚顏色，使它們能夠改變其圖案，以配合附近的岩石或珊瑚。在某些魷魚品種中發現的反射蛋白會折射光線，並負責動物的動態色素和彩虹色。

在過去，研究人員已經調整了這一過程，以創造保暖的皮膚，開發監測陽光照射的設備，並使人類細胞變得透明。現在，受烏賊皮膚中存在的先天能力的啟發，中國大連理工大學的研究人員創造了一種新的、靈活的人造皮膚，可以抵禦極端溫度和細菌。

該研究的通訊作者牛文斌告訴Tech Xplore，"生物皮膚將環境信息轉化為生物電信號，並將其傳遞給神經系統，以感知外部壓力、觸覺、振動、溫度等。特別是除了生物電信號之外，頭足類動物的皮膚還可以通過顏色變化進一步主動感知複雜的環境"。

研究人員模仿了烏賊皮膚中反射蛋白的排列方式，創造了他們稱之為PIskin的新型光子-離子皮膚。當PIskin暴露在外部刺激下，例如表面，它的光子（光操縱）納米結構會引起快速的顏色變化。同時，皮膚中的離子傳輸發生變化，使機械和溫度刺激轉變成電信號。

"受變色烏賊皮膚的啟發，我們在電子皮膚中引入了光子納米結構，大大豐富了它的感覺能力，"牛文斌說。"除了通過電信號提供定量反饋、記錄和分析刺激的變化，更複雜的信息，如刺激的位置、形狀和分布，也可以通過其顏色進行視覺識別。"

為了進一步推動皮膚的特性，研究人員添加了甘油單月桂酸酯（GML），一種具有強效抗菌特性的化合物，以及聚乙二醇200（PEG-200），一種工業級表面活性劑、乳化劑和洗滌劑。GML使PIskin能夠殺死幾乎所有的細菌和真菌，而PEG-200的低冰點意味著皮膚能夠承受低溫而不被凍壞，並且不太可能變干。

研究人員發現，這種皮膚在惡劣的條件下表現良好，並準確地測量了應變、壓力和溫度。PIskin的創造為未來在可穿戴醫療設備、軟體機器人、假肢和人機界面領域的應用打開了大門。這也鼓勵研究人員去研究其他變色動物。

"有許多耐人尋味的動物物種具有這種變色能力，"牛文斌說。"在我們接下來的工作中，我們將進一步探索烏賊以外的物種的生物結構，並開發相應的生物仿生皮膚。最終，這些皮膚可以用於可穿戴設備、互動感測和其他現實世界的應用。"

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