Идеалният материал за свързване на електрониката с жива тъкан е мек, разтеглив и също толкова водолюбив, колкото и самата тъкан - накратко, хидрогел. От друга страна, полупроводниците, които са ключови материали за биоелектрониката, като пейсмейкъри, биосензори и устройства за доставяне на лекарства, са твърди, крехки и ненавиждат водата. Освен това са невъзможни за разтваряне по начина, по който традиционно се създават хидрогеловете.

В публикувана в Science статия от Училището по молекулярно инженерство (Pritzker School of Molecular Engineering - PME) на Калифорнийския университет в Чикаго е това предизвикателство е разрешено. Как? Изследователите, ръководени от доц. д-р Сихонг Уанг, преосмислят процеса на създаване на хидрогелове, за да се създаде мощен полупроводник под формата на хидрогел. Крайният резултат е синкав гел, който трепти като морско желе във вода, но запазва огромната полупроводникова способност, необходима за предаване на информация между жива тъкан и машина.

Материалът демонстрира модул на тъканно ниво с мекота от 81 kPa, разтегливост при 150% деформация и подвижност на заряд-носител до 1,4 cm2 V-1 s-1. Това означава, че новият материал - едновременно полупроводник и хидрогел - отговаря на всички изисквания за идеален биоелектронен интерфейс.

„Когато се създават имплантируеми биоелектронни устройства, едно от предизвикателствата, с които трябва да се справите, е да създадете устройство с механични свойства, подобни на тези на тъканите“, казва Яхао Дай, водещият автор на новата статия. „По този начин, когато то се свърже директно с тъканта, те могат да се деформират заедно и също така да образуват много интимен биоинтерфейс.“

Въпреки че научният труд се фокусира основно върху предизвикателствата пред имплантираните медицински устройства, като биохимични сензори и пейсмейкъри, Дай заявява, че материалът има и много потенциални нехирургични приложения, като по-добро отчитане на маркери по кожата или подобрена грижа за раните.

„Той има много меки механични свойства и голяма степен на хидратация, подобна на живата тъкан“, каза доц. д-р Сихонг Уанг от UChicago PME. „Хидрогелът също така е много порест, така че позволява ефективен дифузионен транспорт на различни видове хранителни вещества и химикали. Комбинацията от всички тези качества прави хидрогела вероятно най-полезния материал за тъканно инженерство и доставка на лекарства.“

Източник: EurekAlert