近日，鄭州大學物理學院在人機交互界面領域取得積極進展，相關研究成果以題為“Sebum-Membrane-Inspired Protein-Based Bioprotonic Hydrogel for Artificial Skin and Human-Machine Merging Interface”的論文發表在國際權威學術期刊《Advanced Functional Materials》上。鄭州大學為第一單位，物理學院碩士生冷自偉、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的重要媒介，近年來受到廣泛的關注。作為一種可以貼附在皮膚表面的人機交互界面，人工皮膚在醫療監測和個人電子方面顯示出巨大的發展潛力。人工皮膚也有望用于開發新一代的人機融合界面，然而將人工皮膚和人體組織進行融合在很大程度上受到現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、脂類和水等組成，而目前大多數人工皮膚是由合成聚合物、金屬或碳材料等制成。質子導電蛋白質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，其質子導電特征也類似于人體皮膚的傳感機制。然而，目前的導電蛋白質材料存在容易失水的問題，這使其質子電導率在日常環境中會出現顯著的衰退，阻礙了其實際應用。

鄭州大學物理學院的研究人員發展了一種受人體皮膚皮脂膜啟發的基于蛋白質的生物質子水凝膠，其具有良好的保水性并用于人工皮膚。具有質子導電特性的牛血清白蛋白被用于這種水凝膠當中，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子皮膚，其具有優良的保水性、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。基于該生物質子皮膚，進一步開發了智能機械人控制系統和藍牙手機操控系統。相比于傳統的人工皮膚，這種生物質子皮膚由類似于皮膚材料組分的生物材料構成，包括蛋白質、皮膚自身能夠產生的甘油和水。這種生物質子皮膚很有前景用于發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基金、中國博士后科學基金、鄭州大學青年人才創新團隊計劃等項目的支持。

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