IT-Russia Технологии, разработки, обзоры
Великие изобретения

Ученые создали гибкие светодиоды для подкожной имплантации

Ученые создали гибкие светодиоды для подкожной имплантации
Эластичные биосовместимые схемы могут управлять выпуском лекарств, активируемых светом, или информировать медиков о развитии болезни. Так считают авторы разработки — Джон Роджерс (John Rogers) из университета Иллинойса и возглавляемая им группа учёных.

Мембрана сообщает, что для построения диодов и детекторов Джон со товарищи использовали обычные металлы и полупроводник арсенид галлия. Несмотря на исходную хрупкость этих материалов, учёным удалось получить тонкие гибкие схемы. Соединительным линиям в них были приданы спиральные формы, чтобы они могли без повреждений выдерживать большую деформацию: изгиб и растяжение.

Готовая схема сохраняет работоспособность даже при растяжении на 75%, но главное – она не потеряет своих свойств и останется инертной в теле человека.

Для проверки работы устройства в разных средах учёные имплантировали такую решётку диодов в палец виниловой перчатки, а также под кожу модельных животных.

Кстати, ранее Роджерс и его коллеги отличились созданием нанотрубочного транзистора, бионической камеры и шёлкового чипа. Теперь Джон основал в Кембридже компанию mc10, которая займётся коммерциализацией эластичной и биосовместимой электроники.

Подробности новой работы раскрывает статья в Nature Materials.

Гибкая электроника для имплантации

Гибкие электронные схемы, способные работать внутри живого организма, сочетают два обычно несовместимых свойства: биосовместимость и механическую эластичность. Традиционные полупроводниковые материалы, такие как арсенид галлия, жёстки и хрупки, а их работа в теле требует изоляции от биологических жидкостей. Задача решается переводом активных элементов в ультратонкое состояние и приданием соединительным проводникам особой геометрии, допускающей значительные деформации без разрыва.

Ключевой принцип — использование не плоских токопроводящих дорожек, а спиральных или волнообразных структур. Такая форма позволяет проводнику удлиняться и сжиматься подобно пружине, принимая на себя механическое напряжение при изгибе или растяжении всей подложки. Сами полупроводниковые элементы при этом остаются микроскопически малыми и жёсткими, но их взаимное расположение меняется обратимо.

Подобные устройства относят к классу эластичной биоэлектроники. Их потенциальное применение включает светоактивируемую доставку лекарств, когда встроенный источник излучения запускает высвобождение препарата из фоточувствительных носителей, а также мониторинг физиологических параметров с передачей сигнала через оптические или электрические каналы. Общее требование к материалам — отсутствие токсичности и иммунного ответа при длительном контакте с тканями.