Einen Schritt näher an Low-Cost , implantierbare Electronics

Neue Technologien in der Entwicklung an der Ohio State University ebnet den Weg für kostengünstige elektronische Geräte, die in direktem Kontakt mit lebendem Gewebe im Inneren des Körpers zu arbeiten.

Die erste geplante Nutzung der Technologie ist ein Sensor, der sehr frühen Stadien der Abstoßung von transplantierten Organen zu erkennen wird .

Paul Berger , Professor für Elektrotechnik und Informatik und Physik an der Ohio State , erklärte, dass ein Hindernis für die Entwicklung von implantierbaren Sensoren ist, dass die meisten bestehenden Elektronik auf Siliziumbasis , und Elektrolyte im Körper mit der elektrischen Signale in Silizium- Schaltungen stören. Andere, eher exotische Halbleiter könnten im Körper zu arbeiten, aber sie sind teurer und schwieriger herzustellen sind .

"Silicon ist relativ billig ... es ist nicht giftig ", sagte Berger . " Die Herausforderung besteht darin, die Lücke zwischen den erschwinglichen , siliziumbasierte Schaltkreise wir bereits wissen, wie zu bauen , und die elektrochemischen Systeme des menschlichen Körpers zu überbrücken. "

In einem in der Zeitschrift Electronics Letters,Berger und seine Kollegen beschreiben eine neue , zum Patent angemeldete Beschichtung, dass sie glauben, dass diese Lücke zu schließen.

In Tests Siliziumschaltungen , die mit der Technik beschichtet waren weiterhin funktionieren , selbst nach 24 Stunden Eintauchen in eine Lösung, die typische Körperchemienachgeahmt .

Das Projekt begann, als Berger sprach mit Forschern in der Abteilung für Biomedizinische Technik , der einen einsetzbaren Sensor zu bauen, um die Anwesenheit von Proteinen, die die ersten Anzeichen einer Abstoßung von Organen im Körper markieren erkennen wollte der Ohio State . Sie kämpften, um eine funktionierende Protein Sensor von Galliumnitrid zu machen.

"Wir haben bereits Sensoren, die einen tollen Job bei der Erkennung , die diese Proteine ​​tun würden , aber sie sind aus Silizium. So fragte ich mich , ob wir mit einer Beschichtung, die Silizium- Schutz kommen würde, und lassen Sie es funktionieren , während sie unmittelbar berührt Blut , Körperflüssigkeiten oder lebendes Gewebe ", sagte Berger .

Im Körper Elektrolyte wie Natrium und Kalium Steuer Nerven und Muskeln und beizubehalten Hydratation. Sie tun dies , indem eine positive oder negative elektrische Ladung , die wichtige chemische Reaktionen Sporen. Aber die gleichen Gebühren machen die Elektrolyte attraktiv für Silizium, die leicht absorbiert sie . Einmal drinnen, die Ladungen verändern die elektronische Verhalten des Silizium , so dass die Messwerte eines Sensors kann man nicht trauen .

In der Studie getesteten Berger Team ob Elektrolyte eindringen Silicium mit einer Schicht aus Aluminiumoxid blockiert werden könnte.

Die Forscher untergetaucht die beschichteten Testsensorenin Fluid für bis zu 24 Stunden , entfernt sie aus der Lösung , und lief dann eine Spannung an , um zu sehen , wenn sie einwandfrei funktionieren. Die Tests zeigten , dass die Oxidschicht effektiv blockiert Elektrolyte aus der Lösung, damit die Sensoren weiterhin voll funktionsfähig.

Einmal entwickelt , könnte ein Gerät mit dieser Technologie bestimmte Proteine, die der Körper produziert , wenn es gerade erst an, ein transplantiertes Organ ablehnen zu erkennen. Ärzte würden eine Nadel in den Körper des Patienten in der Nähe der Stelle der implantierten Organs einzufügen. Silizium-Sensoren an der Nadel würde das Protein erkennen und Ärzte würden wissen, wie Dosierung von anti- Drogen Ablehnung auf der Grundlage der Sensorwerte des Patienten zuzuschneiden.

Die Arbeit stellt einen ersten Schritt zur Herstellung von Vorrichtungen, die in den Körper langfristig implantiert werden kann , wobei Berger .

Obwohl die aktuelle Studie beschreibt ein Siliziumsensor mit Aluminiumoxid beschichtet ist, sieht er, dass andere Geräte könnten Beschichtungen aus anderen Materialien, wie Titan verwenden . Solche Beschichtungen können auch angepasst werden, um die Leistung der Sensoren oder andere biomedizinische Vorrichtungen steigern.

Insbesondere sieht Berger eine mögliche Verwendung für beschichtete Polymerhalbleitern, die über Sensor Chemikalien in den Körper geht . Er vermutet, dass solche Halbleitern könnte Nerven im Körper , die durch Krankheit oder Verletzung beschädigt wurden, zu ersetzen.

" Wir könnten eine verletzte Nerven mit einem künstlichen Neuronen zu ersetzen und sofort Funktionalität wiederherzustellen , und das ist eine wirklich aufregende Möglichkeit ", sagte er .

Berger -Team ist mit der Ohio State Forscher Tom Rosol , Professor für Tier Biowissenschaften und Phillip Popovich , Professor für Arbeits Neurowissenschaften , Um diese Möglichkeit zu erkunden.