Cuando se calientan, los dispositivos pueden cambiar de forma sin perder sus propiedades. Fuente: Universidad de Texas en Dallas.
Investigadores de la Universidad de Texas en Dallas (EE.UU.) y de la Universidad de Tokio (Japón) han creado dispositivos electrónicos que se vuelven suaves cuando se implantan dentro del cuerpo y se pueden desplegar para sujetar objetos tridimensionales, como tejidos, nervios y vasos sanguíneos.
Estos transistores biológicamente adaptables podrían algún día ayudar a los médicos a aprender más acerca de lo que está sucediendo en el interior del cuerpo, y a estimular el cuerpo para los tratamientos.
La investigación, disponible en línea y en una próxima edición impresa de Advanced Materials, es una de las primeras muestras de transistores que pueden cambiar de forma y mantener sus propiedades electrónicas después de implantarse en el cuerpo, explica Jonathan Reeder, un estudiante de posgrado de ciencia de materiales e ingeniería y autor principal del artículo.
"Los científicos y los médicos llevan tratando de introducir la electrónica en el cuerpo un tiempo ya, pero uno de los problemas es que la rigidez de la electrónica común no es compatible con el tejido biológico", explica en la nota de prensa de la Universidad de Texas. "Es necesario que el dispositivo sea rígido a temperatura ambiente para que el cirujano puede implantarlo, pero suave y lo suficientemente flexible como para envolver objetos tridimensionales de modo que el cuerpo pueda comportarse exactamente como lo haría sin el dispositivo. Fabricando electrónica con polímeros que cambian de forma y que se suavizan, podemos hacerlo".
Los polímeros con memoria de forma desarrollados por Walter Voit, profesor asistente de ciencia e ingeniería de los materiales y de ingeniería mecánica y autor del trabajo, son la clave para permitir esta tecnología.
Los polímeros responden al entorno del cuerpo y se vuelven menos rígidos cuando están implantados. Además de los polímeros, los dispositivos electrónicos se construyen con capas que incluyen láminas electrónicos delgadas y flexibles caracterizadas en primer lugar por un grupo que incluía a Reeder, en un trabajo publicado el año pasado en Nature.
El equipo de Voit y Reeder, del Laboratorio de Investigación Avanzada en Polímeros de la Escuela de Ingeniería y Ciencias de la Computación Erik Jonsson, fabricó los dispositivos con un semiconductor orgánico, pero utilizó técnicas adaptadas aplicadas normalmente a crear electrónica de silicio, que podrían reducir el coste de los dispositivos.
Estos transistores biológicamente adaptables podrían algún día ayudar a los médicos a aprender más acerca de lo que está sucediendo en el interior del cuerpo, y a estimular el cuerpo para los tratamientos.
La investigación, disponible en línea y en una próxima edición impresa de Advanced Materials, es una de las primeras muestras de transistores que pueden cambiar de forma y mantener sus propiedades electrónicas después de implantarse en el cuerpo, explica Jonathan Reeder, un estudiante de posgrado de ciencia de materiales e ingeniería y autor principal del artículo.
"Los científicos y los médicos llevan tratando de introducir la electrónica en el cuerpo un tiempo ya, pero uno de los problemas es que la rigidez de la electrónica común no es compatible con el tejido biológico", explica en la nota de prensa de la Universidad de Texas. "Es necesario que el dispositivo sea rígido a temperatura ambiente para que el cirujano puede implantarlo, pero suave y lo suficientemente flexible como para envolver objetos tridimensionales de modo que el cuerpo pueda comportarse exactamente como lo haría sin el dispositivo. Fabricando electrónica con polímeros que cambian de forma y que se suavizan, podemos hacerlo".
Los polímeros con memoria de forma desarrollados por Walter Voit, profesor asistente de ciencia e ingeniería de los materiales y de ingeniería mecánica y autor del trabajo, son la clave para permitir esta tecnología.
Los polímeros responden al entorno del cuerpo y se vuelven menos rígidos cuando están implantados. Además de los polímeros, los dispositivos electrónicos se construyen con capas que incluyen láminas electrónicos delgadas y flexibles caracterizadas en primer lugar por un grupo que incluía a Reeder, en un trabajo publicado el año pasado en Nature.
El equipo de Voit y Reeder, del Laboratorio de Investigación Avanzada en Polímeros de la Escuela de Ingeniería y Ciencias de la Computación Erik Jonsson, fabricó los dispositivos con un semiconductor orgánico, pero utilizó técnicas adaptadas aplicadas normalmente a crear electrónica de silicio, que podrían reducir el coste de los dispositivos.
Nueva técnica
"Hemos utilizado una nueva técnica en nuestro campo para, básicamente, laminar y tratar los polímeros con memoria de forma colocados en la parte superior de los transistores", explica Voit. "En el diseño de nuestro dispositivo, nos estamos acercando al tamaño y la rigidez de las estructuras biológicas de precisión, pero tenemos un largo camino por recorrer para que coincida con la asombrosa complejidad, funcionamiento y organización de la naturaleza."
Los dispositivos son rígidos y se vuelven suaves cuando se calientan. Fuera del cuerpo, el dispositivo está preparado para la posición que tomará en el interior.
Durante las pruebas, los investigadores utilizaron calor para desplegar el dispositivo alrededor de un cilindro de tan solo 2,25 milímetros de diámetro, y lo implantaron en ratas. Descubrieron que después de la implantación, el dispositivo se había combinado con el tejido vivo al tiempo que mantenía sus propiedades electrónicas en perfecto estado.
"La electrónica flexible actual se deposita en plásticos que mantienen la misma forma y la rigidez todo el tiempo", señala Reeder. "Nuestra investigación lo enfoca desde un ángulo diferente y demuestra que podemos diseñar un dispositivo que cambie de forma de un modo biológicamente más compatible."
El siguiente paso de la investigación es reducir el tamaño de los dispositivos para que puedan envolver objetos más pequeños y añadir más componentes sensoriales, apunta Reeder.
"Hemos utilizado una nueva técnica en nuestro campo para, básicamente, laminar y tratar los polímeros con memoria de forma colocados en la parte superior de los transistores", explica Voit. "En el diseño de nuestro dispositivo, nos estamos acercando al tamaño y la rigidez de las estructuras biológicas de precisión, pero tenemos un largo camino por recorrer para que coincida con la asombrosa complejidad, funcionamiento y organización de la naturaleza."
Los dispositivos son rígidos y se vuelven suaves cuando se calientan. Fuera del cuerpo, el dispositivo está preparado para la posición que tomará en el interior.
Durante las pruebas, los investigadores utilizaron calor para desplegar el dispositivo alrededor de un cilindro de tan solo 2,25 milímetros de diámetro, y lo implantaron en ratas. Descubrieron que después de la implantación, el dispositivo se había combinado con el tejido vivo al tiempo que mantenía sus propiedades electrónicas en perfecto estado.
"La electrónica flexible actual se deposita en plásticos que mantienen la misma forma y la rigidez todo el tiempo", señala Reeder. "Nuestra investigación lo enfoca desde un ángulo diferente y demuestra que podemos diseñar un dispositivo que cambie de forma de un modo biológicamente más compatible."
El siguiente paso de la investigación es reducir el tamaño de los dispositivos para que puedan envolver objetos más pequeños y añadir más componentes sensoriales, apunta Reeder.
Referencia bibliográfica:
Jonathan Reeder, Martin Kaltenbrunner, Taylor Ware, David Arreaga-Salas, Adrian Avendano-Bolivar, Tomoyuki Yokota, Yusuke Inoue, Masaki Sekino, Walter Voit, Tsuyoshi Sekitani, Takao Someya. Mechanically Adaptive Organic Transistors for Implantable Electronics. Advanced Materials (2014). DOI: 10.1002/adma.201400420
Jonathan Reeder, Martin Kaltenbrunner, Taylor Ware, David Arreaga-Salas, Adrian Avendano-Bolivar, Tomoyuki Yokota, Yusuke Inoue, Masaki Sekino, Walter Voit, Tsuyoshi Sekitani, Takao Someya. Mechanically Adaptive Organic Transistors for Implantable Electronics. Advanced Materials (2014). DOI: 10.1002/adma.201400420