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多伦多大学的触摸感应人造皮肤的工作原理是怎样的
医学、软体机器人技术和可穿戴电子产品只是可以从应用于人体的新型水凝胶中受益的几个领域。这种透明材料可以在被触摸、弯曲、加热或以其他方式被操纵时进行感应。多伦多大学的一个团队近日开发出一种新型水凝胶，实际上是由两块带相反电荷的凝胶片制成的，它们彼此堆叠在一起。
当材料在一个区域内受到机械应变、湿度或温度变化时，带正电和带负电的离子会移动穿过两层板之间的连接处。这种运动发生在水凝胶表面的所谓“传感结”处，可以作为电信号进行测量。这种廉价的材料还具有很高的粘合力、高度可拉伸性和生物相容性，因此可以很容易地粘附在皮肤上而不会断裂或过早剥离。因此，它被称为“人造离子皮肤”，简称AISkin。
研究人员希望在进一步开发后，其可以被用户诸如测量手部康复患者手指运动程度的手套，供游戏玩家使用的可穿戴触摸板或对处理精致物体的柔性机器人抓手有触觉感的手指之类的物品中。
科学家们还希望增加AISkin的生物传感功能，以便由此制成的绷带或运动服可以测量使用者汗液或其他体液中的生物标志物。
首席科学家刘新宇（音译）教授表示：“人类皮肤时感知热量或压力时，我们的神经细胞就会通过离子传递信息-这与人造皮肤的确没有太大区别。”
这项研究在本周发表在《Materials Horizons》杂志上的一篇论文中进行了描述。
科学家如何在不使用支架的情况下3D打印出生物组织
目前一些3D打印生物组织的方法涉及使用微型支架，然而一种新开发的技术通过使用水凝胶代替了这种方法的一些缺点。通常，身体组织（包括器官）的“生物打印”涉及将细胞接种到具有支架状微结构的材料中。
该材料为细胞嵌入其中提供了三维的“家”，然后再生。最终，当宿主材料生物降解时，细胞接管，直到没有剩余物，但生物组织以所需的物理形式存在。
然而，根据伊利诺伊大学芝加哥分校科学家的说法，这个过程确实存在一些缺点。一方面，让时机恰到好处可能很棘手。此外，材料的生物降解会产生有毒的副产品，并且支架会干扰细胞与细胞的“通讯” - 后者对于组织的正确形成至关重要。
作为替代方案，由Eben Alsberg教授领导的团队开发了一种系统，该系统使用由微珠组成的水凝胶块。将打印喷嘴降低到凝胶中，在那里它垂直和水平来回移动-沉积由干细胞组成的“生物链” 。微珠将“生物链”保持在原位，保持在三维空间中沉积的位置。
然后将整个水凝胶珠粒基质暴露于紫外光下，使珠粒彼此交联，从而保持形状。在接下来的几周内，细胞继续繁殖并相互自由“交流”。随后技术人员添加一种营养浴溶液，使其很容易流过交联珠子到达组织。
一旦该生物组织达到成熟，可以通过轻轻搅动基质或通过使它们无害地生物降解来除去珠子 - 可以通过化学方法确定降解速率。遗留下来的只是完全形成的器官或其他组织。到目前为止，研究人员已经使用该技术生产了啮齿动物大小的股骨和耳软骨。
“我们已经证明，使用这种策略可以组织和组装细胞聚集体，形成更大的功能组织，这可能对组织工程或再生医学，药物筛选和研究发育生物学的模型很有价值，”Alsberg说道。
有关这项研究的论文最近发表在《Materials Horizons》杂志上。
