近日，鄭州大學(xué)物理學(xué)院在人機交互界面領(lǐng)域取得積極進(jìn)展，相關(guān)研究成果以題為“Sebum-Membrane-Inspired Protein-Based Bioprotonic Hydrogel for Artificial Skin and Human-Machine Merging Interface”的論文發(fā)表在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《Advanced Functional Materials》上。鄭州大學(xué)為第一單位，物理學(xué)院碩士生冷自偉、副研究員朱鵬程為論文的共同第一作者，毛彥超教授為通訊作者。

人機交互界面是人機交互技術(shù)的重要媒介，近年來受到廣泛的關(guān)注。作為一種可以貼附在皮膚表面的人機交互界面，人工皮膚在醫(yī)療監(jiān)測和個人電子方面顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿?。人工皮膚也有望用于開發(fā)新一代的人機融合界面，然而將人工皮膚和人體組織進(jìn)行融合在很大程度上受到現(xiàn)有人工皮膚與生物組織的材料組分不同的限制。例如，人類的皮膚主要由蛋白質(zhì)、脂類和水等組成，而目前大多數(shù)人工皮膚是由合成聚合物、金屬或碳材料等制成。質(zhì)子導(dǎo)電蛋白質(zhì)具有與人體組織相似的材料組成和生理特性，是作為人工皮膚用于人機融合界面的一種理想材料，其質(zhì)子導(dǎo)電特征也類似于人體皮膚的傳感機制。然而，目前的導(dǎo)電蛋白質(zhì)材料存在容易失水的問題，這使其質(zhì)子電導(dǎo)率在日常環(huán)境中會出現(xiàn)顯著的衰退，阻礙了其實際應(yīng)用。

鄭州大學(xué)物理學(xué)院的研究人員發(fā)展了一種受人體皮膚皮脂膜啟發(fā)的基于蛋白質(zhì)的生物質(zhì)子水凝膠，其具有良好的保水性并用于人工皮膚。具有質(zhì)子導(dǎo)電特性的牛血清白蛋白被用于這種水凝膠當(dāng)中，自然存在于皮膚表面的甘油作為人工皮脂膜被用來保水。這種水凝膠被用作一種生物質(zhì)子皮膚，其具有優(yōu)良的保水性、抗凍性、可拉伸性、透明性和生物降解性，可用于長時間測量人體電生理信號以及傳感?；谠撋镔|(zhì)子皮膚，進(jìn)一步開發(fā)了智能機械人控制系統(tǒng)和藍(lán)牙手機操控系統(tǒng)。相比于傳統(tǒng)的人工皮膚，這種生物質(zhì)子皮膚由類似于皮膚材料組分的生物材料構(gòu)成，包括蛋白質(zhì)、皮膚自身能夠產(chǎn)生的甘油和水。這種生物質(zhì)子皮膚很有前景用于發(fā)展新一代的人機融合界面。

該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、中國博士后科學(xué)基金、鄭州大學(xué)青年人才創(chuàng)新團(tuán)隊計劃等項目的支持。

文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202211056