A Chicagói Egyetem Pritzker Molekuláris Műszaki Iskolájának kutatói kifejlesztettek egy hidrogélt, amelynek félvezető képességei vannak az élő szövetek és a gépek közötti információk továbbításához. Használható mind a beültethető orvostechnikai eszközökhöz, mind a nem műtéti alkalmazásokhoz. Képforrás: Pritzker Molecular Engineering School a Chicagói Egyetemen
Az elektronikus alkatrészek és az élő szövetek összekapcsolásához ideális anyagnak lágynak, nyújthatónak és hidrofilnek kell lennie, hasonlóan a hidrogélekhez. A félvezető anyagok általában kemények, törékenyek és nem hidrofil, és nem tudnak feloldódni a vízben, mint a hidrogélek. Ha a félvezetőket olyan bioelektronikus eszközökben használják, mint például a pacemaker, a bioszenzorok és a gyógyszerszállítási eszközök, ezek a hiányosságok óriási akadályt jelentenek.
Az új anyag 81 kPa szöveti szintű modulust mutat, akár 150%-os nyújthatóságot, és a hordozó mobilitása akár 1,4 négyzetméter/volt-másodperc is. Ez azt mutatja, hogy ez az anyag, amelynek félvezető tulajdonságai és hidrogél tulajdonságai vannak, megfelel az ideális bioelektronikus interfész összes követelményének.
Mivel a beültethető bioelektronikus eszközök közvetlenül érintkeznek a szövetekkel, képesnek kell lenniük a szövetekkel deformálódni, hogy erősen kompakt biológiai felületet képezzenek.
A hidrogélek előkészítésének hagyományos módszere egy anyag feloldása a vízben, majd hozzáadva azt, hogy az oldatot gélállapotmá alakítsák. A félvezető anyagok azonban általában oldhatatlanok a vízben. Ebből a célból a csapat kidolgozott egy oldószercserélési folyamatot. A félvezető vízben történő feloldása helyett feloldódik egy szerves oldószerben, amely vízzel elegyíthető. Ezután az oldott félvezető és a hidrogél prekurzort használják annak előkészítéséhez.
A kezdeti termék egy organikus gél. A csapat ezután a teljes anyagrendszert vízben áztatja, hogy feloldja a szerves oldószert, és lehetővé tegye a víz behatolását. A kapott anyag széles körben használható különféle funkciókkal rendelkező polimer félvezetőkben.
Érdemes megjegyezni, hogy a hagyományos hidrogélekkel összehasonlítva ez az új anyag nemcsak javítja a biológiai funkciókat, hanem azt is bemutatja, hogy képesek meghaladni az egyszerű hidrogéleket vagy a félvezető anyagokat sok szempontból, jobb átfogó hatások elérésére.
Ez a kutatás jelenleg elsősorban a beültethető orvostechnikai eszközök, például a biokémiai érzékelők és a szívritmus-szabályozók által felmerülő kihívásokkal foglalkozik, de számos potenciális nem invazív alkalmazással is rendelkezik, például a bőradatok pontosabb leolvasása és a jobb sebkezelés. Az anyag rendkívül lágy mechanikai tulajdonságokkal és magas víztartalommal rendelkezik, amelyek hasonlóak az élő szövetekhez. Ugyanakkor porózus is, ami azt jelenti, hogy különféle tápanyagokat és vegyi anyagokat lehet szállítani. Ha ezeket a tulajdonságokat kombinálják, az új hidrogél az egyik leghasznosabb anyag lesz a szövettechnikában és a gyógyszerszállításban.
Ez a kutatás jelenleg a beültethető orvostechnikai eszközök, például a biokémiai érzékelők és a szívritmus-szabályozók kihívásainak megoldására összpontosít, de számos potenciális nem invazív alkalmazással is rendelkezik, például a bőradatok pontosabb leolvasása és a jobb sebkezelés. Az anyag rendkívül lágy mechanikai tulajdonságokkal és magas víztartalommal rendelkezik, amelyek hasonlóak az élő szövetekhez. Ugyanakkor porózus is, ami azt jelenti, hogy különféle tápanyagokat és vegyi anyagokat lehet szállítani. Ha ezeket a tulajdonságokat kombinálják, az új hidrogél az egyik leghasznosabb anyag lesz a szövettechnikában és a gyógyszerszállításban.