Ihmiseen integroitavia elektroniikan polymeerejä

Pehmeät ja joustavat polymeeripuolijohteet lupaavat tulevaa elektroniikkaa, joka voidaan integroida ihmiskehoon asetettaviin laitteisiin.

Tiedemiehet ja insinöörit eivät ole tähän mennessä pystyneet antamaan tähän tarkoitukseen ajatelluille polymeereille tiettyjä ominaisuuksia, kuten kykyä tunnistaa biokemikaaleja, pilaamatta niiden omaa toiminnallisuutta.

Chicagon yliopiston Pritzker Molecular Engineering Schoolin (PME) tutkijat ovat kehittäneet uuden strategian tämän rajoituksen voittamiseksi. Lähestymistapa, jota kutsutaan napsautettavaksi polymeeriksi tai CLIP, käyttää kemiallista reaktiota uusien toiminnallisten yksiköiden kiinnittämiseen polymeeripuolijohteisiin.

Suurempi kuva

Uutta tekniikkaa käyttämällä tutkijat kehittivät polymeerin glukoosimittauslaitteen, joka esitteli CLIP:n mahdollisia sovelluksia ihmiseen integroidussa elektroniikassa.

"Puolijohtavat polymeerit ovat yksi lupaavimmista materiaalijärjestelmistä puettavalle ja kehoon istutettavalle elektroniikalle", sanoo professori Sihong Wang, joka johti tutkimusta. "Mutta meidän on vielä lisättävä niihin toimintoja voidaksemme kerätä signaaleja ja hallinnoida hoitoja. Menetelmämme voi laajasti sisällyttää erityyppisiä funktionaalisia ryhmiä, mikä toivottavasti johtaa kauaskantoisiin harppauksiin alalla.”

Näiden puolijohtavien polymeerien - joita kutsutaan myös konjugoiduiksi polymeereiksi - uusien toimintojen saavuttamiseksi monet tutkijat ovat aiemmin yrittäneet rakentaa niitä tyhjästä sisällyttämällä kehittyneet ominaisuudet suoraan molekyyliensä suunnitelmiin.

Mutta tavanomaiset menettelyt tämän tekemiseksi ovat epäonnistuneet joko siksi, että molekyylit eivät ole kyenneet kestämään olosuhteita, jotka ovat tarpeen niiden kiinnittämiseksi polymeeriketjuihin tai koska synteesiprosessi heikensi niiden tehokkuutta.

Tämän voittamiseksi Wang kehitti jatko-opiskelijan Nan Li:n kanssa CLIP-menetelmän. Koska tämä "napsautusreaktio" tapahtuu polymeerin luomisen jälkeen, se ei vaikuta polymeerin alkuperäisiin ominaisuuksiin paljoakaan. Lisäksi, reaktiota voitaisiin käyttää polymeerin sekä massan että pinnan funktionalisoinnissa - molemmat välttämättömiä toiminnallisen elektroniikan luomiseksi.

Tutkijoiden biomolekyylisessä anturissa käytettiin glukoosioksidaasientsyymiä glukoosin havaitsemiseen, mikä sitten muuttaa polymeerin sähkönjohtavuutta ja vahvistaa signaalia.

Nyt ryhmä rakentaa menestystään lisäämällä näihin polymeereihin muita bioaktiivisia ja biologisesti yhteensopivia toimintoja, jotka Li:n mukaan "voivat muuttua pelin muuttavaksi teknologiaksi".

"Toivomme, että alan tutkijat käyttävät menetelmäämme antamaan vielä enemmän toiminnallisuutta tähän materiaalijärjestelmään ja kehittämään niiden avulla seuraavan sukupolven ihmiseen integroitavaa elektroniikkaa terveydenhuollon keskeisenä työkaluna", Wang sanoi.

Aiheesta aiemmin:

Elimistöön sulavia antureita

Biologista taajuuskanavointia