Учеными создана растворимая электроника, которая пригодна для имплантации

Биоинженеры из Америки научились создавать электронные "растворимые" имплантаты, уничтожаемые прямо внутри организма, без хирургического вмешательства, и опубликовали свои инструкции по сборке подобных приборов.

Джон Роджерс руководитель группы ученых университета штата Иллинойс пояснил: "Своё изобретение мы нарекли "временной электроникой". Все приборы с момента появления микроэлектроники, создавались с расчетом на "постоянную" работу. Однако если подумать в противоположном ключе и разработать устройства, которые смогут самостоятельно разрушаться в определённое заданное время, откроется новая сфера для использования электронной техники".

Роджерс с коллегами уже долгое время пытаются разработать идеальный способ для изготовления "растворимой" электроники, экспериментируя с разными неорганическими и органическими соединениями.

Исследователи отмечают, что все компоненты подобной электроники – полупроводники, проводники и изолирующие подложки - из организма должны выводиться беспрепятственно, не нанося вреда. Помимо этого, готовое приспособление должно быть очень компактным и гибким для удачной имплантации под кожу либо в иные части человеческого тела.

Авторы работы сумели воплотить все необходимые качества "растворимой" электроники с помощью трех важных компонентов - полимера на шёлковой основе, сверхтонких кремневых пленок и магния. "Шелк" и магний для организма безопасны и могут перерабатываться клеточными ферментами, а кремниевые пленки инертны химически и под действием воды постепенно распадаются.

Чистый магний, а также его оксид применяются в виде "строительного материала" для диэлектрической транзисторной подложки и для проводящих электродов. Тончайшие кремниевые полоски необходимы для функционирования транзисторов и иных полупроводниковых приборов, включая фотокамеры, микроскопические фотосенсоры и датчики температуры. Молекулы биополимера, которые являются основой шелка, применяют в виде растворимой и гибкой оболочки прибора.

"Растворимая" электроника производится следующим образом. Прежде всего, исследователи печатают из тонких кремниевых пленок заготовки для транзисторов, после поверх них накладывают лини из чистого металла и оксида магния, затем прибор упаковывается в гибкий полимер на основе шелка. Срок годности имплантата определяет структура полимера – сравнительно непрочные молекулы шелка помогают ему несколько дней просуществовать в организме пациента, тогда как самый сложный полимер способен продержаться несколько месяцев либо лет.

Роджерс пояснил: "Существует уйма классов задач, на воплощение которых уходит разное количество времени. Медицинские имплантаты, в работу которых входит борьба и мониторинг инфекций после операций, должны функционировать в течение четырнадцати дней. В случае с потребительской "встраиваемой" электроникой, изготовитель будет ориентироваться на пару лет непрерывной деятельности".


Для демонстрации данной технологии исследователи создали имплантат с бактериальным датчиком и ввели его крысе под кожу. Имплантат не вызывал у грызуна раздражения, успешно отслеживал появление микробов и по окончании срока службы растворился. Помимо этого, Роджерсу с коллегами удалось разработать более сложный прибор на основе данной технологии - цифровую камеру в 64 пикселя.

Биоинженеры считают, что использование таких приборов нательной электроникой и медициной не ограничивается. В том числе, сотовые телефоны и различные электронные портативные устройства на основе растворимых элементов можно будет утилизировать, растворяя в воде или закапывая в землю.