科技生活| 鱿鱼变色能力启发 新型人造皮肤耐寒杀菌

［星岛综合报道] 鱿鱼对复杂环境信息作出反应而改变其皮肤颜色的能力几十年来一直吸引著科学家。现在，中国的研究人员从牠们身上获得了灵感，创造出一种新的人造皮肤，不仅可以承受极端的寒冷，还可以杀死细菌和真菌。

像其他头足类动物、热带鱼和变色龙一样，鱿鱼拥有周期性的光子纳米结构，使它们能够改变皮肤颜色以应对外部环境的刺激，并用于伪装、沟通和求爱。

鱿鱼在其皮肤表面下有成千上万的细胞，称为色团(chromatophores)，与它们的神经系统相连。在色团的中心是一个充满色素的弹性囊。肌肉收缩控制色团的大小，改变鱿鱼的皮肤颜色，使它们能够改变其图案以配合附近的岩石或珊瑚。在某些鱿鱼品种中发现的反射蛋白会折射光线，并负责动物的动态色素和彩虹色。

在过去，研究人员已经调整了这一过程，以创造保暖的皮肤，开发监测阳光照射的设备，并使人类细胞变得透明。现在，受鱿鱼皮肤中存在的先天能力的启发，中国大连理工大学(Dalian University of Technology)的研究人员创造了一种新的、灵活的人造皮肤，可以承受极端温度和细菌。

该研究的通讯作者牛文斌博士告诉Tech Xplore，“生物皮肤将环境信息转化为生物电信号，并将其传递给神经系统，以感知外部压力、触觉、振动、温度等。特别是除了生物电信号，头足类动物的皮肤还可以通过颜色变化进一步主动感知复杂的环境。”

研究人员模仿了鱿鱼皮肤中反射蛋白的排列方式，创造了他们称之为PIskin的新型光子-离子皮肤。当PIskin暴露在外部刺激下，例如表面，它的光子（光操纵）纳米结构会引起快速的颜色变化。同时，皮肤中的离子传输发生变化，使机械和温度刺激转变成电信号。

“受变色鱿鱼皮肤的启发，我们在电子皮肤中引入了光子纳米结构，大大丰富了它的感觉能力，”牛文斌Ni说，“除了通过电信号提供定量反馈、记录和分析刺激的变化，更复杂的信息，如刺激的位置、形状和分布，也可以通过其颜色进行视觉识别。”

为了进一步推动皮肤的特性，研究人员添加了月桂酸甘油脂（GML），一种具有强效抗菌特性的化合物，以及聚乙二醇200（PEG-200），一种工业级表面活性剂、乳化剂和洗涤剂。GML使PIskin能够杀死几乎所有的细菌和真菌，而PEG-200的低冰点意味着皮肤能够承受低温而不被冻坏，并且不太可能变干。

研究人员发现，这种皮肤在恶劣的条件下表现良好，并准确地测量了应变、压力和温度。PIskin的诞生为未来在可穿戴医疗设备、软件机器人、假肢和人机界面领域的应用打开了大门。这也鼓励研究人员去研究其他变色动物。

图片：Tech Xplore

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