Khả năng đổi màu da của con mực để phản ứng với môi trường xung quanh đã thu hút sự chú ý của các nhà khoa học trong nhiều thập kỷ qua. Giờ đây, các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã lấy cảm hứng từ loài mực để tạo ra da nhân tạo mới, không chỉ chịu được nhiệt độ lạnh khắc nghiệt mà còn tiêu diệt vi khuẩn và nấm, mở ra cơ hội cho rất nhiều ứng dụng tiềm năng.

Giống như các loài động vật thân mềm, cá nhiệt đới và tắc kè hoa khác, mực có cấu trúc nano quang tử, cho phép chúng thay đổi màu da để đáp ứng với các kích thích môi trường bên ngoài và để ngụy trang, giao tiếp và tán tỉnh đồng loại.

Mực ống có hàng nghìn tế bào được gọi là tế bào sắc tố nằm ngay dưới bề mặt da, kết nối với hệ thần kinh. Ở trung tâm của tế bào sắc tố là một túi đàn hồi chứa đầy sắc tố. Co cơ kiểm soát kích thước của các tế bào sắc tố, làm thay đổi màu da của con mực và cho phép chúng thay đổi hoa văn để phù hợp với môi trường là đá hoặc san hô gần đó. Các protein phản chiếu được tìm thấy trong một số giống mực nhất định khúc xạ ánh sáng và tạo ra sắc tố động và ánh kim của động vật.

Trước đây, các nhà nghiên cứu đã điều chỉnh quy trình này để tạo ra lớp da giữ nhiệt, chế tạo các thiết bị theo dõi mức độ tiếp xúc với ánh nắng mặt trời và biến tế bào ở người thành dạng trong suốt. Giờ đây, lấy cảm hứng từ những khả năng bẩm sinh của da mực, các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Đại Liên, Trung Quốc đã tạo ra một loại da nhân tạo mới, linh hoạt có thể chịu được nhiệt độ khắc nghiệt và có tác dụng diệt khuẩn.

“Da sinh học biến đổi thông tin môi trường thành tín hiệu điện sinh học và truyền đến hệ thần kinh để nhận biết sức căng bên ngoài, cảm giác xúc giác, độ rung, nhiệt độ…” Wenbin Niu, đồng tác giả nghiên cứu nói. “Đặc biệt, ngoài các tín hiệu điện sinh học, da của động vật thân mềm có thể cảm nhận tốt hơn về môi trường phức tạp thông qua thay đổi màu sắc”.

Các nhà nghiên cứu đã mô phỏng sự sắp xếp của chất phản xạ trong da mực để tạo ra loại da ion quang tử mới mà họ gọi là PIskin. Khi PIskin tiếp xúc với các kích thích bên ngoài như bề mặt, cấu trúc nano quang tử của con mực sẽ nhanh chóng làm thay đổi màu da mực. Đồng thời, vận chuyển ion trong da thay đổi cho phép các kích thích cơ học và nhiệt độ được chuyển đổi thành tín hiệu điện.

Niu cho rằng: “Chúng tôi đã lấy cảm hứng từ da mực đổi màu để đưa cấu trúc nano quang tử vào da điện tử, làm phong phú thêm khả năng cảm nhận của nó. Ngoài việc cung cấp phản hồi định lượng, ghi lại và phân tích các thay đổi kích thích thông qua tín hiệu điện, thì nhiều thông tin phức tạp hơn như vị trí, hình dạng và phân bố kích thích cũng có thể được xác định trực quan thông qua màu sắc của nó”.

Để cải thiện các đặc tính của da điện tử, nhóm nghiên cứu đã bổ sung thêm glycerol monolaurate (GML), hợp chất kháng khuẩn mạnh và polyetylen glycol 200 (PEG-200), hoạt chất bề mặt, chất nhũ hóa và chất tẩy rửa công nghiệp. GML cho phép PIskin tiêu diệt gần như mọi loại vi khuẩn và nấm, trong khi điểm đóng băng thấp của PEG-200 có nghĩa là da có thể chịu được nhiệt độ thấp mà không bị đóng băng và ít bị khô hơn.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng da điện tử hoạt động tốt trong điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt và đo chính xác sức căng, áp suất và nhiệt độ. Sự ra đời của PIskin mở ra nhiều ứng dụng tương lai trong lĩnh vực thiết bị y tế đeo trên người, người máy mềm, chi giả và giao diện người-máy tính. Ngoài ra, sản phẩm da điện tử cũng là tác nhân khuyến khích các nhà khoa học nghiên cứu các loài động vật thay đổi màu sắc khác.

N.P.D (NASATI), theo https://newatlas.com/materials/new-squid-spiration-artificial-skin-endures-extreme-cold-kills-microbes/, 29/3/2023