Фото: illinois.edu
Изобретение может применятся не только в медицине
Американские биоинженеры научились изготавливать "растворимые" электронные имплантаты, которые можно уничтожить прямо внутри организма, не прибегая к хирургическим операциям.
Инструкция по их созданию размещена в журнале Science.
Ученве назвали свое детище "временной электроникой".
Как рассказал руководитель группы ученых Джон Роджерс (John Rogers) из университета штата Иллинойс в городе Урбана (США), он и его коллеги много лет пытались найти идеальной сочетание материалов, для создания подобного аппарата, экспериментируя с различными органическими и неорганическими соединениями.
Все компоненты такой электроники - изолирующие подложки, проводники и полупроводники - должны беспрепятственно выводиться из организма, не нанося ему вреда. Кроме того, готовый прибор должен быть достаточно гибким и компактным для успешной имплантации под кожу или в другие части тела человека.
Авторы статьи смогли реализовать все необходимые свойства "растворимой" электроники при помощи трех основных компонентов - магния, сверхтонких пленок из кремния и полимера на основе шелка.
Магний и "шелк" безопасны для организма и могут быть переработаны клеточными ферментами, а пленки кремния химически инертны и постепенно распадаются под действием молекул воды.
Чистый магний и его оксид используются в качестве "строительного материала" для проводящих электродов и диэлектрической подложки для транзисторов. Тончайшие полоски кремния необходимы для работы транзисторов и других полупроводниковых приборов, в том числе датчиков температуры, микроскопических фотосенсоров и фотокамер. Молекулы биополимера, составляющего основу шелка, используются в качестве гибкой и растворимой оболочки прибора.
"Растворимая" электроника изготавливается следующим образом. Сначала ученые печатают заготовки для транзисторов из тонких кремниевых пленок, затем поверх них наносятся лини из оксида магния и чистого металла, после чего прибор упаковывается в слой гибкого полимера на базе шелка. Структура полимера определяет срок годности имплантата - относительно непрочные молекулы шелка позволят ему просуществовать в теле пациента несколько дней, тогда как более сложный полимер продержится несколько месяцев или даже лет.
Для демонстрации этой технологии ученые изготовили имплантат с датчиком бактерий и вживили его под кожу крысы. Устройство не вызывало раздражения у грызуна, успешно следило за появлением микробов и растворилось после окончания срока службы. Кроме того, Роджерсу и его коллегам удалось собрать более сложный прибор - цифровую камеру из 64 пикселей - на основе этой технологии.
Биоинженеры полагают, что применение таких приборов не ограничивается медициной и нательной электроникой. В частности, сотовые телефоны и другие портативные электронные устройства на базе растворимых компонентов можно будет утилизировать, закапывая в землю или растворяя в воде.
Отметим, что в этом году подобное по действию изделие было создано группа ученых и студентов из университета штата Пенсильвания. Исследователи разработали способ изготовления пластырей и другого перевязочного материала из нановолокон крахмала, которые разлагаются прямо на коже и превращаются во впитываемую организмом глюкозу.