I semiconduttori polimerici - materiali che sono stati resi morbidi ed elastici ma ancora in grado di condurre elettricità - promettono per l'elettronica futura che può essere integrata all'interno del corpo, compresi rilevatori di malattie e monitor sanitari.

Eppure fino ad ora, scienziati e ingegneri non sono stati in grado di conferire a questi polimeri alcune caratteristiche avanzate, come la capacità di percepire le sostanze biochimiche, senza interrompere del tutto la loro funzionalità.

I ricercatori della Pritzker School of Molecular Engineering (PME) hanno sviluppato una nuova strategia per superare questa limitazione. Chiamato "click-to-polimero" o CLIP, questo approccio utilizza una reazione chimica per attaccare nuove unità funzionali ai semiconduttori polimerici.

Utilizzando la nuova tecnica, ricercatori hanno sviluppato un dispositivo di monitoraggio del glucosio polimerico, dimostrazione delle possibili applicazioni del CLIP nell'elettronica integrata nell'uomo. I risultati sono stati pubblicati il ​​4 agosto sulla rivista Questione .

"I polimeri semiconduttori sono uno dei sistemi di materiali più promettenti per l'elettronica indossabile e impiantabile, " ha detto l'assistente prof. Sihong Wang, che ha condotto la ricerca. "Ma abbiamo ancora bisogno di aggiungere più funzionalità per essere in grado di raccogliere segnali e somministrare terapie. Il nostro metodo può funzionare ampiamente per incorporare diversi tipi di gruppi funzionali, che speriamo porti a grandi passi avanti nel campo".

Polimeri funzionalizzanti senza diminuire la loro efficacia

Per ottenere nuove funzionalità di questi polimeri semiconduttori, detti anche polimeri coniugati, molti ricercatori hanno già provato a costruirli da zero incorporando direttamente funzionalità avanzate nei progetti molecolari. Ma le procedure convenzionali per farlo hanno fallito, sia perché le molecole non sono state in grado di resistere alle condizioni necessarie per attaccarle alle catene polimeriche, o perché il processo di sintesi ne ha diminuito l'efficacia.

Per superare questo, Wang, con la studentessa Nan Li, sviluppato il metodo CLIP, che utilizza una cicloaddizione azide-alchino catalizzata da rame per aggiungere unità funzionali a un polimero. Poiché questa "reazione clic" si verifica dopo la creazione del polimero, non influenza molto le sue proprietà iniziali.

Non solo quello, la reazione potrebbe essere utilizzata nella funzionalizzazione di massa del polimero e nella funzionalizzazione della superficie, entrambe essenziali per la creazione di elettronica funzionale.

Un sistema potenzialmente rivoluzionario

Per dimostrare l'efficacia di CLIP, i ricercatori hanno attaccato unità che potrebbero fotomodellare il polimero, importante per la progettazione di circuiti all'interno del materiale. Hanno anche aggiunto funzionalità per rilevare direttamente le biomolecole. Il loro sensore biomolecolare utilizzava un enzima glucosio ossidasi per rilevare il glucosio, che poi provoca modifiche alla conduttanza elettrica del polimero e amplifica il segnale.

Ora il gruppo sta costruendo il proprio successo aggiungendo altre funzionalità bioattive e biocompatibili a questi polimeri, che Li dice "ha il potenziale per diventare una tecnologia rivoluzionaria".

"Speriamo che i ricercatori di tutto il campo utilizzino il nostro metodo per dotare ancora più funzionalità di questo sistema di materiali e li utilizzino per sviluppare la prossima generazione di elettronica integrata nell'uomo come strumento chiave nel settore sanitario, "Ha detto Wang.