Фото: illinois.edu
Винахід може застосовуватися не тільки в медицині
Американські біоінженери навчилися виготовляти "розчинні" електронні імплантати, які можна знищити прямо усередині організму, не вдаючись до хірургічних операцій.
Інструкція з їх створення розміщена
в журналі Science.
Учені назвали своє дітище
"тимчасовою електронікою".
Як розповів керівник групи вчених
Джон Роджерс (John Rogers) з університету штату Іллінойс в місті Урбана (США),
він і його колеги багато років намагалися знайти ідеальне поєднання матеріалів
для створення подібного апарату, експериментуючи з різними органічними і
неорганічними сполуками.
Усі компоненти такої електроніки
- ізолюючі підкладки, провідники та напівпровідники - повинні безперешкодно
виводитися з організму, не завдаючи йому шкоди. Крім того, готовий прилад
повинен бути достатньо гнучким і компактним для успішної імплантації під шкіру
або в інші частини тіла людини.
Автори статті змогли реалізувати
всі необхідні властивості "розчинної" електроніки за допомогою трьох
основних компонентів - магнію, надтонких плівок з кремнію і полімеру на основі
шовку.
Магній і "шовк"
безпечні для організму і можуть бути перероблені клітинними ферментами, а
плівки кремнію хімічно інертні і поступово розпадаються під дією молекул води.
Чистий магній і його оксид
використовуються як "будівельний матеріал" для провідних електродів і
діелектричної підкладки для транзисторів. Найтонші смужки кремнію необхідні для
роботи транзисторів та інших напівпровідникових приладів, у тому числі датчиків
температури, мікроскопічних фотосенсорів і фотокамер. Молекули біополімеру, що
є основою шовку, використовуються як гнучка і розчинна оболонка приладу.
"Розчинна" електроніка
виготовляється наступним чином. Спочатку вчені друкують заготовки для
транзисторів з тонких кремнієвих плівок, потім поверх них наносяться лини з
оксиду магнію і чистого металу, після чого прилад упаковується в шар гнучкого
полімеру на базі шовку. Структура полімеру визначає термін придатності
імплантату - відносно неміцні молекули шовку дозволять йому проіснувати в тілі
пацієнта кілька днів, тоді як більш складний полімер протримається кілька
місяців або навіть років.
Для демонстрації цієї технології
вчені виготовили імплантат з датчиком бактерій і імплантували його під шкіру
щура. Пристрій не викликав роздратування у гризуна, успішно стежив за появою
мікробів і розчинився після закінчення терміну служби. Крім того, Роджерсу і
його колегам вдалося зібрати більш складний прилад - цифрову камеру з 64
пікселів - на основі цієї технології.
Біоінженери вважають, що
застосування таких приладів не обмежується медициною і натільною електронікою.
Зокрема, стільникові телефони та інші портативні електронні пристрої на базі
розчинних компонентів можна буде утилізувати, закопуючи в землю або розчиняючи
у воді.
Зазначимо, що в цьому році виріб подібної
дії було створено групою вчених і студентів з університету штату Пенсільванія.
Дослідники розробили спосіб виготовлення пластирів та іншого перев'язувального
матеріалу з нановолокон крохмалю, які розкладаються прямо на шкірі і
перетворюються у глюкозу.