Dispositivos electrónicos ecológicos y seguros que desaparecen en el cuerpo

Tanto médicos como ecologistas pronto podrían estar utilizando una nueva clase de dispositivos electrónicos: pequeños, robustos y de alto rendimiento, biocompatibles y capaces de disolverse completamente en agua o en fluidos corporales.

Dispositivos electrónicos ecológicos y seguros que desaparecen en el cuerpo

Crédito: Beckman Institute, University of Illinois and Tufts University

Investigadores de la Universidad de Illinois, en colaboración con la Universidad de Tufts y la Universidad de Northwestern, han demostrado un nuevo tipo de tecnología electrónica biodegradable que podría introducir nuevos paradigmas de diseño de implantes médicos, monitores ambientales y dispositivos de consumo.

“A este tipo de tecnología le llamamos electrónica transitoria”, dijo John A. Rogers, profesor de Ingeniería de la Universidad de Illinois, quien dirigió el equipo de investigación multidisciplinario. “Desde los primeros días de la industria de la electrónica, un objetivo clave de diseño ha sido construir dispositivos que duren para siempre y con un rendimiento completamente estable. Pero si se piensa en la posibilidad contraria, es decir, dispositivos que están diseñados para desaparecer físicamente de una manera controlada y programada, se abren oportunidades de aplicaciones completamente diferentes”.

Dispositivos electrónicos ecológicos y seguros que desaparecen en el cuerpo

Un circuito integrado biodegradable durante la disolución en agua. Crédito: Beckman Institute, University of Illinois and Tufts University

Hay tres áreas de aplicación que parecen ser especialmente prometedoras. En primer lugar están los implantes médicos que realizan funciones de diagnóstico o terapéuticas por un tiempo y luego simplemente se disuelven y se reabsorben en el cuerpo. En segundo lugar están los monitores ambientales, tales como sensores inalámbricos que se dispersan después de un derrame de productos químicos, que se degradan con el tiempo para eliminar cualquier impacto ecológico. En tercer lugar están los sistemas electrónicos de consumo o subcomponentes que sean compostables, para reducir los deshechos generados por los dispositivos que se renuevan continuamente, tales como teléfonos móviles u otros dispositivos portátiles.

Los electrónicos transitorios utilizan y extienden varias técnicas que el grupo de Rogers ha desarrollado a lo largo de los años para hacer sistemas electrónicos muy pequeños, pero de alto rendimiento, a partir de láminas ultrafinas de silicio. En las aplicaciones transitorias, las láminas son tan finas que se disuelven por completo en unos pocos días cuando se sumergen en biofluidos. Junto con conductores solubles y dieléctricos, a base de magnesio y óxido de magnesio, estos materiales proporcionan una amplia gama de componentes electrónicos, tales como sensores, sistemas de transmisión inalámbrica y más.

El equipo ha construido transistoes transitorios, diodos transitorios, fuentes de alimentación, sensores de temperatura y de deformación, fotodetectores, células solares, osciladores y antenas de radio, e incluso cámaras digitales simples. Todos los materiales son biocompatibles y, debido a que son extraordinariamente delgados, se pueden disolver aun en volúmenes diminutos de agua.

Los investigadores encapsulan los dispositivos en seda. La estructura de la seda determina su velocidad de disolución: de minutos, días, semanas o, potencialmente, años.

“Las diferentes aplicaciones que se están considerando requieren diferentes plazos de operación”, dijo Rogers. “Un implante médico que está diseñado para hacer frente a las posibles infecciones que se produzcan en una incisión quirúrgica, sólo se necesitarán por un par de semanas. Pero para un dispositivo de electrónica de consumo, el tiempo deberá ser de al menos un año o dos. La capacidad de utilizar la ciencia de materiales para diseñar los plazos se convierte en un aspecto crítico en el diseño.”

Dado que el grupo utiliza silicio, el material estándar de la industria de los circuitos integrados, se pueden construir dispositivos muy avanzados, de forma que se aprovechen los diseños conocidos, mediante la introducción de sólo unos pocos cambios adicionales en el diseño, la fabricación y en los materiales de apoyo. Como se informó en la edición de 28 de septiembre de la revista Science, los investigadores ya han demostrado varios dispositivos de nivel de sistema, incluyendo una cámara digital totalmente transitoria de 64 píxeles y un implante diseñado para controlar y prevenir la infección bacteriana en las incisiones quirúrgicas, demostrado con éxito en ratas.

Como paso siguiente, los investigadores refinarán estos y otros dispositivos para lograr aplicaciones específicas, realizarán más ensayos con animales, y trabajarán con una compañía de semiconductores para explorar las posibilidades de fabricación de alto volumen.

“Es un concepto nuevo, así que hay un una gran cantidad de oportunidades, muchas de los cuales es probable que ni siquiera se hayan identificado aún”, dijo Rogers. “Estamos muy emocionados. Estos resultados abren áreas de aplicación totalmente nuevas, así como nuevas direcciones para la investigación en electrónica.”

 uente: Universidad de Illinois

¡Nos gustaría saber lo que piensas!

Tu dirección de email no será publicada.Los campos marcados * se deben llenar. *

*

Puedes usar las siguientes etiquetas y atributos HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>