Ionisia transistoreita bioelektroniikalle

05.03.2019

Columbia-inoni-transistori-bielektroniikkaan-300.jpgColumbia Engineeringin professori Dion Khodagholyn vetämä tutkijatiimi on kehittänyt ensimmäisen bioyhteensopivan ionitransistorin, joka on riittävän nopea reaaliaikaisen signaalin tunnistamiseen ja aivosignaalien stimulointiin.

”Olemme tehneet transistorin, joka kykenee kommunikoimaan ionien, kehon varauskantajien avulla, nopeudella, joka on tarpeeksi nopea, jotta ne voivat suorittaa neurofysiologian edellyttämiä monimutkaisia laskelmia,” toteaa Khodagholy.

”Transistorimme kanava on valmistettu täysin biologisesti yhteensopivista materiaaleista ja se voi olla vuorovaikutuksessa sekä ionien että elektronien kanssa, jolloin viestintä kehon hermosignaalien kanssa on tehokkaampaa. Nyt pystymme rakentamaan turvallisempia, pienempiä ja älykkäämpiä bioelektronisia laitteita, kuten aivo-kone rajapintoja, puettavaa elektroniikkaa ja reagoivia terapeuttisia stimulointilaitteita, jotka voidaan implantoida ihmisiin pitkiksi ajoiksi."

Aiemmin bioelektronisissa laitteissa on käytetty perinteisiä transistoreita, mutta ne on koteloitava huolellisesti, mikä tekee implanteista kookkaita ja jäykkiä.

Nykyiset elektrolyytti- tai sähkökemialliset transistorit eivät myöskään voi toimia tarpeeksi nopeasti, jotta ne voisivat suorittaa neurofysiologisissa sovelluksissa käytettävien bioelektronisten laitteiden tarvitsemat laskelmat.

Tutkijat rakensivat transistorin kanavan johtaviin polymeereihin perustuen. Lisäksi he muokkasivat materiaalia sisältämään omat liikkuvat ionit jotta transistori saataisiin nopeaksi.

Transistorin käytettiin vain täysin bioyhteensopivia materiaaleja sekä D-sorbitolia eli sokeria. Sokerimolekyylit houkuttelevat vesimolekyylejä ja auttavat transistorin kanavaa pysymään hydratoituna, mutta myös auttavat ioneja kulkemaan helpommin ja nopeammin kanavan sisällä.

Kehitetyllä sisäisesti ionitoimisella orgaanisella sähkökemiallisella transistorilla (IGT) on suuri transkonduktanssi (vahvistuskerroin), hyvä nopeus ja se voidaan tuottaa itsenäiseksi tai soveltaa mikropiirien valmistukseen sopivaksi.

IGT-transistorilla voidaan tuottaa pienikokoinen, pehmeä ja mukautuva rajapinta ihmisen ihoon ja paikallista vahvistusta käyttäen tuottaa sen tasoisia neurosignaaleja, jotka soveltuvat nykyaikaiseen dataprosessointiin.

Lisäksi niitä voitaisiin käyttää tukijoiden mukaan myös implantoitavien suljetun silmukan laitteiden parissa ja tutkijat ovat testanneet niitä aivojen lisäksi sydämen, lihaksen ja silmien liikkeen tallentamiseen.

Aiheesta aiemmin:

Kytkeä biologiaa elektroniikan kanssa

23.02.2024Uusi resepti kvanttisimuloinnille
22.02.2024Li-ion-johteita uuden suunnan kestäville akuille
21.02.2024Uusi laji magnetismia
20.02.2024Hyppivät atomit muistavat missä ne ovat olleet
19.02.2024Puolipallon muoto aurinkokennoon
17.02.2024Perovskiittiä vihreän vedyn tuotantoon
16.02.2024Fotoniikan nanovalmistusta printterillä
15.02.2024Neuromorfisia näkösensoreita
14.02.20242D-materiaaleista heterorakenteita
13.02.2024Magneettisten supervoimien vapauttaminen

Siirry arkistoon »