假肢 可以恢復截肢者的行走或抓握物體的能力，但它們尚未能恢復人的觸覺。斯坦福大學的研究人員透過建立一種能夠響應壓力變化並透過神經細胞傳輸訊號的電子皮膚，朝這一型別的假肢邁進了一步，其工作原理與人類皮膚非常相似。
鄭南 (Zhenan Bao) 和她的同事透過連線三個元件製造了人造皮膚：微結構電阻式壓力感測器、柔性印刷有機電子電路以及含有光啟用離子通道的神經細胞 (Science 2015, DOI: 10.1126/science.aaa9306)。
壓力感測器由碳奈米管-彈性體複合材料製成，形狀為塗覆在表面上的微型金字塔結構。感測器會響應施加的壓力而改變電導率。鄭南之前製作過類似的電容式感測器，但新的電阻式感測器能更好地檢測人類皮膚感知的壓力範圍。
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每個感測器都連線到在施樂帕洛阿爾託研究中心 (PARC) 的研究人員的幫助下印刷的有機電路。該電路將壓力訊號轉換為一系列電脈衝，並響應壓力的增加而增加脈衝頻率。“這個電路相對容易構建，”鄭南說。“它是我們感測器的完美電讀出裝置。”
研究人員使用電脈衝來調節發光二極體的頻率。在他們的概念驗證研究中，他們將來自 LED 的光透過光纖傳送到小鼠腦切片中的神經元，以刺激神經元。這些樣品中的神經細胞裝飾有經過改造的通道視紫紅質，它們會響應光而開啟，從而觸發神經細胞放電。
加州大學伯克利分校正在開發電子皮膚的阿里·賈維 (Ali Javey) 說，這項工作代表了“在開發以空前水平模仿人類皮膚功能的類皮膚材料方面的重要進步”。“它可能對開發更智慧的假肢具有重要意義。”
鄭南說：“這僅僅是構建完全整合的人造皮膚的開始。”她表示，接下來，她的團隊希望模仿人類皮膚的其他感知功能，例如感覺熱的能力，並將它們整合到新的平臺中。
本文經 《化學與工程新聞》 (© 美國化學學會) 許可轉載。該文章於 2015年10月19日首次發表。