ผิวสังเคราะห์: การประดิษฐ์เอนกประสงค์ที่น่าแปลกใจในอุตสาหกรรมต่างๆ

• เขียนโดย:
• ชื่อผู้เขียน

  มองการณ์ไกลควอนตัมรัน
• May 6, 2022

สรุปข้อมูลเชิงลึก

ผิวหนังสังเคราะห์ที่มีคุณสมบัติซ่อมแซมตัวเองและยืดหยุ่นได้กำลังพลิกโฉมอุตสาหกรรมหลายประเภท ตั้งแต่การดูแลสุขภาพไปจนถึงการก่อสร้าง การใช้งานมีตั้งแต่การสร้างขาเทียมที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นและการรักษาทางการแพทย์เฉพาะบุคคล ไปจนถึงการเสริมสร้างความมั่นคงทางโครงสร้างของอาคารและยานพาหนะ ผลกระทบระยะยาวมีมากมาย รวมถึงการเปลี่ยนแปลงของตลาดแรงงาน กฎระเบียบใหม่ของรัฐบาล และแม้กระทั่งการเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมผู้บริโภคในภาคส่วนต่างๆ เช่น ความงามและแฟชั่น

บริบทของผิวหนังสังเคราะห์

การพัฒนาผิวหนังสังเคราะห์ที่มีคุณสมบัติซ่อมแซมตัวเองและยืดหยุ่นถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในด้านวัสดุศาสตร์ นักวิจัยกำลังสำรวจการผสมผสานวัสดุต่างๆ เพื่อสร้างพื้นผิวที่มีลักษณะคล้ายผิวหนังซึ่งไม่เพียงเลียนแบบพื้นผิวและความยืดหยุ่นของผิวหนังมนุษย์เท่านั้น แต่ยังมีความสามารถในการซ่อมแซมตัวเองอีกด้วย ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา กลุ่มวิทยาศาสตร์หลายกลุ่มทั่วโลกได้ใช้เทคนิคที่หลากหลายเพื่อบรรลุเป้าหมายนี้ ตัวอย่างเช่น ทีมงานจากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี King Abdullah เปิดเผยเมื่อเดือนพฤศจิกายน 2020 ว่าพวกเขาประสบความสำเร็จในการรวมชั้นของวัสดุนาโนที่ใช้งานอยู่ ไฮโดรเจล และซิลิกา เพื่อสร้างส่วนต่อประสานที่ยืดหยุ่นพร้อมความสามารถทางประสาทสัมผัส ผิวหนังสังเคราะห์นี้มักเรียกว่า e-skin สามารถตรวจจับวัตถุได้ไกลถึงแปดนิ้ว และมีความสามารถที่โดดเด่นในการซ่อมแซมตัวเองมากกว่า 5,000 ครั้ง

แนวคิดเรื่องผิวสังเคราะห์ไม่ใช่เรื่องใหม่เลย มันมีการพัฒนาในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา ความสำเร็จครั้งสำคัญประการหนึ่งเกิดขึ้นในปี 2012 โดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด พวกเขาสร้างแบบจำลองผิวหนังสังเคราะห์ที่ไม่เพียงแต่ตอบสนองต่อการสัมผัสเท่านั้น แต่ยังมีความสามารถในการรักษาตัวเองจากความเสียหายเล็กๆ น้อยๆ เช่น บาดแผลและรอยขีดข่วนอีกด้วย แบบจำลองนี้สร้างขึ้นจากพลาสติกโพลีเมอร์และฝังด้วยอนุภาคนิกเกิลเพื่อเพิ่มความแข็งแรง การปรากฏตัวของนิกเกิลยังทำให้ผิวหนังสังเคราะห์มีความสามารถในการนำไฟฟ้าได้ เช่นเดียวกับมนุษย์ เมื่อใช้แรงกดดันหรือสิ่งกระตุ้นทางกายภาพอื่นๆ ระยะห่างระหว่างอนุภาคนิกเกิลจะเปลี่ยนไป ทำให้วัสดุสามารถวัดระดับความเครียดและความต้านทานได้

การใช้งานผิวหนังสังเคราะห์ที่มีศักยภาพนั้นมีวงกว้างและอาจส่งผลกระทบอย่างมากต่ออุตสาหกรรมต่างๆ ในการดูแลสุขภาพ อาจปูทางไปสู่การรักษาและการทำกายอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งตอบสนองต่อสิ่งเร้าจากสิ่งแวดล้อม ในการบิน เครื่องบินสามารถติดตั้งวัสดุนี้เพื่อให้ปรับตัวเข้ากับสภาพบรรยากาศที่เปลี่ยนแปลงไปได้มากขึ้น นอกจากนี้ อุตสาหกรรมยานยนต์ยังอาจได้รับประโยชน์จากผิวหนังสังเคราะห์ในการสร้างรถยนต์ที่สามารถรับรู้และตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมได้ดีขึ้น 

ผลกระทบก่อกวน

ผิวสังเคราะห์รุ่นต่างๆ อาจมีการใช้งานที่แตกต่างกันในหลายอุตสาหกรรม ตัวอย่างเช่น ผู้ผลิตอาจใช้เคลือบสายไฟ ซึ่งอาจทำให้ซ่อมแซมตัวเองได้ สายไฟและสายไฟที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้ ตั้งแต่สายที่รองรับการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตไปจนถึงการนำไฟฟ้าระหว่างจุดสองจุด สามารถปฏิวัติวิธีการบำรุงรักษาระบบเหล่านี้ได้ 

ผิวหนังสังเคราะห์สามารถใช้เป็นอวัยวะเทียมเพื่อทดแทนผิวหนังมนุษย์ได้ ผู้ที่ตกเป็นเหยื่อแผลไฟไหม้จะไม่ต้องการการปลูกถ่ายผิวหนังหรือการผ่าตัดหลายครั้งเพื่อรักษาอาการไหม้ที่รุนแรงอีกต่อไป ไมโครเซ็นเซอร์สามารถฝังลงในผิวหนังเหล่านี้เพื่อให้บุคลากรทางการแพทย์มีแหล่งข้อมูลแบบเรียลไทม์ใหม่ๆ เพื่อตรวจสอบสุขภาพของผู้ป่วยจากระยะไกล 

ในขณะเดียวกัน หนังสังเคราะห์ทางอุตสาหกรรมสามารถนำไปใช้กับเครื่องบินได้เพื่อให้สามารถตอบสนองสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติได้ดีขึ้นในขณะบิน สกินเหล่านี้สามารถวางไว้เหนืออาคาร รถยนต์ เฟอร์นิเจอร์ และวัตถุต่างๆ มากมายเพื่อให้ทนทานต่อสภาพอากาศที่เลวร้ายยิ่งขึ้น และเพื่อให้ข้อมูลแก่เจ้าของและผู้มีส่วนได้ส่วนเสีย คุณลักษณะนี้สามารถประหยัดเงินของรัฐบาลและบริษัทจำนวนมากสำหรับค่าบำรุงรักษาและการเปลี่ยนทดแทน  

ผลกระทบของผิวหนังสังเคราะห์

ผลกระทบที่กว้างขึ้นของผิวหนังสังเคราะห์อาจรวมถึง:

• การจัดหาอุปกรณ์เทียมหรือการปลูกถ่ายให้กับผู้ป่วยด้วยผิวหนังสังเคราะห์ที่ไม่เพียงแต่ฟื้นฟูการทำงานของประสาทสัมผัสเท่านั้น แต่ยังติดตามสัญญาณชีพ เช่น ความดันโลหิต การเปลี่ยนการดูแลสุขภาพไปสู่แผนการรักษาเชิงป้องกันและเป็นส่วนตัวมากขึ้น
• อุตสาหกรรมการก่อสร้างใช้ผิวหนังสังเคราะห์ในการวัดและเพิ่มความเสถียรของโครงสร้างของอาคาร สะพาน และอุโมงค์ นำไปสู่โครงสร้างพื้นฐานที่ปลอดภัยและทนทานมากขึ้น ซึ่งสามารถปรับให้เข้ากับความเครียดจากสิ่งแวดล้อม เช่น แผ่นดินไหวหรือลมแรง
• การเกิดขึ้นของเครื่องแต่งกายทำงานที่เข้ารูปเป็นพิเศษซึ่งทำจากผิวหนังสังเคราะห์ที่ออกแบบมาเพื่อปกป้องคนงานในสภาวะที่เป็นอันตราย เช่น การดับเพลิงหรือการจัดการสารเคมี ช่วยลดการบาดเจ็บในสถานที่ทำงานและการเรียกร้องค่าชดเชยที่เกี่ยวข้อง
• คลินิกศัลยกรรมความงามและพลาสติกผสมผสานการใช้ผิวหนังสังเคราะห์เป็นส่วนหนึ่งของการให้บริการ ซึ่งช่วยให้สามารถปรับปรุงเครื่องสำอางที่ดูเป็นธรรมชาติและใช้งานได้มากขึ้น ซึ่งอาจเปลี่ยนความชอบของผู้บริโภคและรูปแบบการใช้จ่ายในอุตสาหกรรมความงาม
• รัฐบาลสร้างกฎระเบียบใหม่เพื่อให้แน่ใจว่าการใช้และการกำจัดผิวหนังสังเคราะห์อย่างมีจริยธรรม โดยมุ่งเน้นไปที่ประเด็นต่างๆ เช่น ความเข้ากันได้ทางชีวภาพและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ซึ่งอาจนำไปสู่ข้อกำหนดการปฏิบัติตามที่เข้มงวดยิ่งขึ้นสำหรับผู้ผลิต
• อุตสาหกรรมยานยนต์ได้รวมผิวหนังสังเคราะห์เข้ากับภายนอกของยานพาหนะเพื่อความสามารถในการตรวจจับที่ดีขึ้น ซึ่งอาจส่งผลต่อการพัฒนาและการนำยานยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติมาใช้โดยทำให้พวกมันตอบสนองต่อสภาพถนนและสิ่งกีดขวางได้ดีขึ้น
• อุตสาหกรรมแฟชั่นสำรวจการใช้ผิวหนังสังเคราะห์ในการสร้างเสื้อผ้าอัจฉริยะที่ปรับเปลี่ยนได้ซึ่งสามารถเปลี่ยนสีหรือพื้นผิวได้ เปิดช่องทางใหม่สำหรับแฟชั่นเฉพาะบุคคล และลดความจำเป็นในการสวมเสื้อผ้าหลายชิ้นในสภาวะที่แตกต่างกัน
• ตลาดแรงงานกำลังประสบกับการเปลี่ยนแปลงเนื่องจากงานที่เกี่ยวข้องกับการบำรุงรักษาและการตรวจสอบเครื่องจักรหรือโครงสร้างพื้นฐานที่ติดตั้งผิวหนังสังเคราะห์มีความเชี่ยวชาญมากขึ้น โดยต้องใช้ทักษะใหม่ และอาจนำไปสู่การเปลี่ยนงานในบทบาทแบบดั้งเดิม
• ข้อกังวลด้านสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากการผลิตและการกำจัดผิวหนังสังเคราะห์ กระตุ้นให้เกิดการวิจัยเกี่ยวกับวัสดุที่ยั่งยืนและวิธีการรีไซเคิล ซึ่งอาจส่งผลต่อแนวทางปฏิบัติของอุตสาหกรรมและนโยบายด้านสิ่งแวดล้อม

คำถามที่ต้องพิจารณา

• คุณคิดว่าหนังสังเคราะห์จะก้าวหน้ามากจนผู้คนเลือกที่จะฝังไว้บนผิวหนังจริงหรือไม่?
• คุณคิดว่าควรจำกัดและควบคุมระดับของสกินสังเคราะห์กับวัตถุ เครื่องจักร และโครงสร้างพื้นฐานหรือไม่