Elektronika rozpuszczalna w ciele

Wyobraź sobie, jak źli będą klienci, gdy ich nowe urządzenia elektroniczne przestaną działać po jednym miesiącu lub tygodniu użytkowania. John A. Rogers (profesor inżynierii na Univerisity of Illinois, USA) tak nie uważa. Pracuje on nad projektowaniem elektroniki, która rozkłada się szybko i w sposób z góry określony, pozostawiając po sobie nieszkodliwe produkty. Ma nadzieję, że ta strategia zapoczątkuje nowe rozwiązania w osadzaniu urządzeń elektronicznych, które rozpuszczałyby się w organizmie, gdy nie są już potrzebne, uwalniając w ten sposób pacjentów od dodatkowych, niebezpiecznych zabiegów. 11 listopada na konferencji AVS w Baltimore^[1] zespół profesora przedstawił sprawozdanie z postępów swojej pracy.

Standardowe materiały elektroniczne nie rozpuszczają się lub robią to bardzo powoli. Na przykład struktura krzemu może ulegać erozji w wodzie ze znikomą prędkością – zaledwie 1 nm/dziennie. Ale jak Rogers zauważył, jeżeli grubość struktury mierzy jedynie kilka nanometrów, to powolne rozpuszczanie można wykorzystać, aby urządzenia rozpuszczały się w określonym czasie. „To jest niedoceniany aspekt chemii krzemu. Otwiera ona drogę do wielu rodzajów bioresorbowalnej czasowej elektroniki”, komentuje.

Grupa Illinois tworzy taki układ przez sprzężenie ultra cienkich wstążek krzemu z komponentami wykonanymi z innych materiałów resorbowalnych. Przykłady obejmują elektrody i przewody wykonane z magnezu, żelaza i cynku oraz podzespoły elektroniczne. Badania pokazują, że różne typy obwodów wykonane z takich materiałów, w tym anteny radiowe oraz urządzenia komunikacji bliskiego pola (NFC) funkcjonują normalnie, a następnie szybko rozpuszczają się po wystawieniu na działanie wody^[2]. Poprzez wybór materiałów, które rozpuszczają się z różnymi szybkościami, niektóre składniki układu mogą być zaprogramowane do rozkładu w określonym czasie. Zmiana struktury powoduje zmianę funkcji układu elektronicznego, co pozwala pojedynczemu, wszczepionemu urządzeniu służyć do obsługi funkcji wielu urządzeń we wcześniej wybranych czasach^[3].

Zespół przetestował rozpuszczalną elektronikę w warunkach in vivo uzyskując dobre rezultaty. Grupa zaprojektowała czujniki do pomiaru ciśnienia wewnątrzczaszkowego i temperatury stosowane do monitorowania pacjentów z uszkodzeniami mózgu. We współpracy z naukowcami z Washington University w St. Loui , zespół wszczepił te urządzenia w mózgi żywych szczurów. Grupa Rogers’a pracuje obecnie nad rozszerzeniem ram czasowych do kilku tygodni, zgodnie ze wskazaniami klinicznymi. Długoterminowe badania histologiczne nie wykazują żadnych negatywnych skutków biologicznych po całkowitej bioresorpcji.

Opracował: Łukasz Kurach

Korekta: Ilona Sadok