Американская исследовательская группа разработала технологию, которая превращает гидрогель в полупроводник. Прорывное изобретение имеет множество применений в медицине и превращает в реальность мечты о кибернетических модификациях тела, известные из киберпанк-игр, фильмов и книг.

Команда ученых из США совершила значительный прорыв. Им удалось новаторским образом объединить мир электроники и человеческого тела. В основе этого лежит технология, которая превращает гидрогель – мягкий материал на водной основе, часто используемый в контактных линзах, – в полупроводник. Это важный компонент электрических цепей в таких устройствах, как процессоры, датчики и светодиоды.

По мнению ученых, их работа и дальнейшее развитие биоэлектроники могут не только произвести революцию в имплантируемых устройствах, таких как кардиостимуляторы и биосенсоры, но и сделать возможным их многочисленные нехирургические применения. Чтобы добиться всего этого, американские исследователи использовали хитрый процесс.

новый гидрогель-полупроводник

Вызовы биоэлектроники

Одна из самых больших проблем до сих пор, так называемая биоэлектроника (соединение живой ткани с электронными компонентами) представляла собой сложную совместимость обоих миров. Живая ткань мягкая, влажная и притягивает воду, тогда как электроника обычно твердая, хрупкая и водонепроницаемая. Чтобы биоэлектроника была оптимально интегрирована в организм, она должна обладать как механическими свойствами ткани, так и электронными возможностями полупроводника.

Именно здесь в игру вступает гидрогель, как объясняет Сихонг Ван, доцент Чикагского университета. Гидрогели мягкие и содержат такое же количество воды, как и живые ткани. Они также пористые и обеспечивают эффективное распределение питательных веществ. Однако до сих пор гидрогели не обладали проводящими свойствами, но теперь ситуация изменилась.

Как был получен гидрогель-полупроводник

Ван и его команда намеревались создать материал, который был бы биосовместимым и электропроводящим. Они использовали два ключевых ингредиента – специальный полупроводник, способный проводить электричество при определенных условиях, и акриловую кислоту (вещество, способное образовывать гели).

Они растворили оба вещества в ДМСО (диметилсульфоксиде), веществе, которое может растворять твердые материалы и сохранять их жидкими. Как только смесь полностью растворилась, ученые подвергли ее воздействию ультрафиолета, в результате чего молекулы обоих веществ сшивались и образовывали гель.

Однако этот гель еще не был готов к использованию, поскольку в нем все еще содержался непригодный для человеческого организма растворитель ДМСО. Чтобы усовершенствовать гель, Ван и его команда поместили его в воду, которая постепенно превратила гель в гидрогель. В результате получился мягкий синий материал, безопасный для тела и являющийся мощным полупроводником.

Преимущества нового материала

Комбинация гидрогеля и полупроводника обеспечивает значительные преимущества совместимости по сравнению с традиционной биоэлектроникой. Благодаря мягкому, гибкому соединению с тканью иммунные реакции и воспаления, которые часто возникают при использовании обычных имплантатов, могут быть значительно уменьшены.

Как объясняет Яхао Дай, соавтор проекта, эта технология особенно подходит для решения задач, связанных с имплантируемыми медицинскими устройствами, такими как биохимические датчики и кардиостимуляторы.

Кроме того, этот материал также открывает широкий спектр нехирургических применений, таких как улучшенный уход за ранами или носимые датчики, расположенные близко к коже. И кто знает – возможно, изобретение команды Ванга – первый шаг к цифровой персонализации тела, что является одним из клише киберпанка.

Читайте на тему: Нанобатарейки – маленькие размеры, большие возможности

 

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here