新的研究让我们更好地了解皮肤的耐久性

该团队用聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成了膜，PDMS是一种用于生物医学研究的惰性无毒材料。他们模仿哺乳动物皮肤的结构，在一层柔软的皮肤上覆盖一层更薄、更硬的外层。

然后对“人造皮肤”进行了一系列测试，看它能承受多大的压力才能破裂。在锋利或钝棒的压力下，样品在断裂前会缩进形成巨大的凹痕。研究人员还发现了一个有趣的现象。

“有一种特定的结构形式是最优的，”德国人说生物医学工程系宾汉姆顿大学的托马斯J.沃森工程与应用科学学院．

“我们发现，当人造皮肤具有与哺乳动物皮肤相同的外层(角质层)和内层厚度(真皮层)时，橡胶膜最大限度地提高了它们的穿刺韧性和变形能力。我们相信哺乳动物的皮肤已经进化或适应了自己，以提供最艰难的选择来应对机械威胁，同时也尽可能地保持变形。”

大多数生物都有一个更坚硬的外层，可以保护下面的一层免受环境威胁。除了动物，想想坚果、水果、昆虫甚至微生物。

“哺乳动物的皮肤具有最大的运动能力和最大的机械韧性，”German说。“如果朝一个方向发展，它的灵活性会降低，或者朝另一个方向发展，你会获得更多的灵活性，但韧性会降低。所以它是优化的。”

German和他的团队还发现了一种新的失败类型，他们称之为核心。如果你刺穿一种材料，通常骨折会从压头尖以下开始，就像用铅笔刺穿一张纸一样。但是对于超弹性双层材料，如人体皮肤和这些人造皮肤膜，在较大的压痕深度时，断裂发生在远离压痕尖端的地方。在这里，破裂发生在膜被拉伸最大的地方，在草皮的两侧，在膜中留下一个圆柱形的核心。他们认为以前没有观察到这种现象。

German指出，更好地了解皮肤和人造皮肤的结构将有助于一系列不同的技术，从柔性电子产品和医疗设备到产品包装、防弹背心和烧伤患者的治疗。所有这些潜在用途(以及更多用途)意味着，研究人类皮肤及其如何进化成目前的形态，在近年来越来越受欢迎。

“科学家和工程师被皮肤研究所吸引，因为它很难理解，”他说。“皮肤是异质的，结构非常复杂。”

他认为，计算机能力的增强有助于更好地理解皮肤生物力学:“传统材料，如钢铁和水泥，在成分上是统一的，易于表征。如今，工程师们正在利用他们的计算技术来研究非常复杂的材料，比如皮肤。”

去年从宾汉姆顿大学毕业后，Maiorana现在是康涅狄格大学的博士后研究员，而Jotawar则在雅培实验室从事研发工作。