Новая электроника может работать в телесных жидкостях

Электроника и телесные жидкости – не самое лучшее сочетание. Но новая технология дает возможность электронным устройствам функционировать при прямом контакте с тканями внутри тела. Эта технология поможет ученым изготовить датчики, фиксирующие отторжение трансплантированного органа на ранних стадиях, или же создать искусственные нервы.
Конечно, многие электронные устройства уже работают в теле, например, кардиостимуляторы. Но их электронные составляющие не вступают в прямой контакт с телесными жидкостями, будучи герметично запечатанными в корпусах из нержавеющей стали. Кроме того, их покрывают химическими веществами, подавляющими иммунную реакцию тела, ведь в ином случае чужеродная структура будет отторгнута.

«Наша цель – разработать электронику, способную работать в тесном взаимодействии с телом, - рассказывает ученый Пол Бергер, инженер по вычислительной технике из Университета штата Огайо, США. – В число таких устройств входит белковый датчик, который не будет отторгаться телом после трансплантации».
Большинство электронных устройств содержат кремний – элемент, использующийся для производства полупроводников. Он дешевый и нетоксичный, но электролиты внутри тела препятствуют работе кремниевых плат. Ионы натрия и калия, являющиеся самыми распространенными электролитами в нашем теле, способны просачиваться в кремниевые транзисторы, вызывая отклонения в сигналах датчика. «Они заполняют транзисторы, а потому ожидать от них стабильной работы не следует, - рассказывает Бергер. – Эти ионы – настоящая беда для микроэлектроники».
Чтобы обойти эту проблему, Бергер и его коллеги разработали защитное покрытие для кремниевой биоэлектроники. Они положили обработанные электронные схемы в раствор, имитирующий химическую среду внутри тела, и оставили на 24 часа. Когда исследователи вынули платы из жидкости и испытали их, то обнаружилось, что устройства работают нормально.
Новая технология покрытия дает возможность создавать устройства, способные, к примеру, распознавать отторжение трансплантированного органа. В ходе ранних этапов отторжения тело производит специфичные белки, которые указывают на воспалительный процесс. Чтобы распознать наличие этих белков, кремниевый датчик, установленный на острие иглы, можно вводить в район трансплантированного органа.
Ученым уже удалось создать действующий датчик, но не содержащий кремний. Один такой датчик, включающий единственный транзистор, стоит от 6 до 10 долларов США. В сравнении, компьютерный чип, состоящий из 20 миллиардов кремниевых транзисторов, стоит около 20 долларов США. Потому технология жизнеспособна, но кремниевые варианты гораздо легче вывести на рынок.
Кроме биодатчиков, Бергер планирует создавать покрытые полимерные полупроводники, которые могут действовать как искусственные нервы и заменять поврежденные или пораженные болезнью нервные ткани в теле.

Источник: MNN

• < Аккумуляторы, которые прослужат десятилетия
• 5 потрясающих биотехнологий, способных в корне изменить мир >

Комментарии: