Создана разлагаемая втеле человека электроника
Биоразлагаемые микросхемы, способные практически бесследно исчезнуть внутри тела пациента после выполнения своей задачи, открывают новую главу в медицинских имплантатах. Действующий прототип продемонстрировала профессор Чжэнань Бао (Zhenan Bao) из Стэнфорда.
Исследовательская группа Бао построила первую в мире транзисторную микросхему, полностью составленную из биоразлагаемых и нейтральных для человека материалов. В ней даже для построения логических элементов не используется кремний: вместо него авторы устройства применили безопасные для организма полимеры, биологический полупроводник, схожий с пигментом меланином, и микроскопические порции серебра и золота.
Новая микросхема устойчива в воде, однако начинает разлагаться, когда попадает в условия, идентичные внутренностям человеческого тела, а именно – в солевой раствор плюс слабощелочную среду.
Полное исчезновение транзисторов и всей схемы в целом происходит за 70 дней. Единственное, что остаётся в теле на месте бывшего электронного имплантата, — несколько невидимых глазу контактов из благородных металлов с поперечником всего в десятки нанометров каждый.
Экспериментальный биоразлагаемый чип в исходном виде, а также после 10, 30, 40, 50 и 70 дней пребывания в растворе, идентичном внутренней среде человеческого тела.
Масштабная линейка – 5 миллиметров (фотографии Christopher Bettinger).
По замыслу авторов проекта, прежде чем такая схема растворится внутри тела, она успеет выполнить возложенную на неё миссию. К тому же её можно будет покрыть дополнительным слоем биоразлагаемого материала (авторы изучают несколько вариантов), который обеспечит запрограммированную задержку между имплантацией и началом разложения собственно микросхемы.
Такой разлагаемый чип, полагают учёные, можно будет внедрить в организм больного во время операции. Далее в течение нескольких дней или недель схема сможет, например, контролировать процесс заживления органа (пересылая сигнал на сканер).
Или в ней может быть заключено лекарство (антибиотик), которое медики смогут высвободить в нужный момент, послав на чип радиосигнал.
Строение нескольких слоёв устройства при большом увеличении. Масштабная линейка – 1 микрометр (Christopher Bettinger, Zhenan Bao).
Ранее некоторые группы учёных уже пробовали создавать микросхемы на биологически разлагаемых подложках. Однако непосредственно для формирования транзисторов всё равно применялся кремний — а он не является биоразлагаемым материалом.
Преимущество же разработки Чжэнань — фактически полное исчезновение электронной схемы в теле человека. Значит, и доставать её (то есть делать повторную операцию) не придётся и повлиять на дальнейшее нормальное функционирование органов она не сможет.
Работа над разлагаемым чипом-имплантатом ещё не завершена. Так, пока в качестве одного из его компонентов создатели схемы применили тонкую плёнку из поливинилового спирта (это полимер, способный к биологическому разложению).
Но из-за него чип вынужден работать при достаточно высоком напряжении. Оно само по себе не опасное, но приводит к разложению некоторых молекул воды, оказавшихся поблизости. А это уже не слишком-то благоприятно для организма.
Потому авторы чипа ведут поиск замены для данного материала. В частности, они экспериментируют с липидными мембранами.
Читайте также о биодеградируемой смоле для имплантатов, первом бионанотранзисторе, органической компьютерной памяти, гибкой и прозрачной интегральной схеме и опытах с пластиковой электроникой.
Type
