Como alguém que estudou extensivamente o que a natureza produziu, o professor associado Guy German gosta de dizer a seus alunos:Você acha que é um bom engenheiro, mas a evolução é melhor.
Reforçando esse ponto, está a pesquisa recém-publicada do laboratório alemão sobre a estrutura da pele humana e a quantidade de danos que ela pode sofrer.

O artigo, "Mecânica de fratura biomecânica de materiais semelhantes à pele em camadas compostas", foi publicado na revista Soft Matter . German foi coautor do estudo com dois ex-alunos de seu laboratório, Christopher Maiorana, Ph.D. '21, e Rajeshwari Jotawar, MS '21.

A equipe criou membranas de polidimetilsiloxano (PDMS), um material inerte e não tóxico usado em pesquisas biomédicas. Eles imitaram a estrutura da pele dos mamíferos, cobrindo uma camada macia e flexível com uma camada externa mais fina e rígida posteriormente.

A "pele artificial" passou então por uma série de testes para ver quanto estresse poderia levar para quebrar. Sob a pressão de uma haste afiada ou romba, as amostras recuaram para formar enormes torrões antes de quebrar. Os pesquisadores também fizeram uma descoberta interessante.

"Há uma certa formação estrutural que é ótima", disse German, membro do corpo docente do Departamento de Engenharia Biomédica da Faculdade de Engenharia e Ciências Aplicadas Thomas J. Watson da Universidade de Binghamton.

"Descobrimos que quando a pele artificial tem a mesma espessura da camada externa (estrato córneo) e interna (derme) que a pele dos mamíferos, as membranas de borracha maximizam tanto a resistência à perfuração quanto a deformabilidade. Acreditamos que a pele dos mamíferos evoluiu ou se adaptou para oferecer a opção mais difícil para ameaças mecânicas, mantendo-se o mais deformável possível."

A maioria dos organismos tem uma camada externa mais resistente que pode proteger uma camada mais compatível abaixo das ameaças em seus ambientes. Além dos animais, pense em nozes, frutas, insetos e até microorganismos.

"A pele de mamífero oferece máxima locomoção e máxima resistência mecânica", disse German. "Se fosse para um lado, seria menos flexível ou, para o outro, você obteria mais flexibilidade, mas menos resistência. Portanto, é otimizado."

German e a equipe também descobriram um novo tipo de falha, que eles chamam de coring. Se você perfurar um material, normalmente a fratura começará abaixo da ponta do penetrador, assim como perfurar um pedaço de papel com um lápis. Mas com materiais hiperelásticos de duas camadas, como a pele humana e essas membranas de pele artificial, a fratura ocorre longe da ponta do indentador em grandes profundidades de indentação. Aqui, a ruptura ocorre onde a membrana é esticada ao máximo, nas laterais do torrão, deixando um núcleo cilíndrico na membrana. Eles não acreditam que esse fenômeno tenha sido observado anteriormente.

German ressalta que um melhor entendimento sobre a estrutura da pele – e da pele artificial – ajudará com uma série de tecnologias diferentes, desde eletrônicos flexíveis e dispositivos médicos até embalagens de produtos, coletes à prova de balas e tratamentos para vítimas de queimaduras. Todos esses usos potenciais (e mais) significam que pesquisar a pele humana e como ela evoluiu para sua forma atual é cada vez mais popular nos últimos anos.

"Cientistas e engenheiros são atraídos para estudar a pele porque é difícil de entender", disse ele. "A pele é heterogênea e estruturalmente muito complexa."

Ele acredita que o aumento do poder dos computadores ajudou a entender melhor a biomecânica da pele:"Materiais tradicionais como aço e cimento são uniformes em composição e fáceis de caracterizar. ." + Explorar mais

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