郑州大学毛彦超教授课题组报道了一种受人体皮肤皮脂膜启发的基于蛋白质的生物质子水凝胶，其具有良好的保水性并用于人工皮肤。具有质子导电特性的牛血清白蛋白被用于这种水凝胶当中，自然存在于皮肤表面的甘油作为人工皮脂膜被用来保水。这种水凝胶被用作一种生物质子皮肤（B-skin），其具有优良的保水性、抗冻性、可拉伸性、透明性和生物降解性，可用于长时间测量人体电生理信号以及传感。基于该生物质子皮肤，进一步开发了智能机械人控制系统和蓝牙手机操控系统。相比于传统的人工皮肤，这种生物质子皮肤由类似于皮肤材料组分的生物材料构成，包括蛋白质、皮肤自身能够产生的甘油和水。这种生物质子皮肤很有前景用于发展新一代的人机融合界面。该研究以“Sebum-Membrane-Inspired Protein-based Bioprotonic Hydrogel for Artificial Skin and Human-Machine Merging Interface” 为题发表于国际权威期刊《Advanced Functional Materials》。
图1. 受皮脂膜启发的基于蛋白质的生物质子皮肤基本结构
具有质子导电特性的牛血清白蛋白被用于生物质子水凝胶当中，自然存在于皮肤表面的甘油作为人工皮脂膜被用来保水。这种水凝胶构成的生物质子皮肤具有良好的透明性、可拉伸性、抗冻性和生物降解性。
图2. 生物质子皮肤的机械性、抗冻性、保水性和电学性质
分别对生物质子皮肤的机械性、抗冻性、保水性和电学性质进行测试。其最大伸长量可以达到约400%，即使在-20℃的温度下其仍然保持良好的拉伸性。生物质子皮肤表现出优良的长时间保水性。在不同环境条件下，生物质子皮肤的电化学阻抗测试。
图3. 生物质子皮肤用于测量电生理信号
具有良好导电性和拉伸性的生物质子皮肤被用于采集人体电生理信号。贴附在人体的相应部位获取不同的电生理信号，包括脑电(EEG)、心电(ECG)和肌电(EMG)，并且可以进行长时间或低温下的信号采集。
图4. 生物质子皮肤应用于智能机器人操控和手机控制系统
基于这种生物质子皮肤的电生理信号采集能力，进一步开发了一种智能机械人控制系统。通过采集人体手臂伸直和弯曲的肌电图信号可以相应地控制机器人。利用生物质子皮肤的传感性能，开发了一种智能蓝牙手机操控系统，可以用来控制音乐播放。这种生物质子皮肤在智能机器人和个人电子方面的具有着广阔的应用前景。
