Diverso dalle controparti inorganiche come il silicio, i semiconduttori organici possono funzionare sotto flessione o stiramento. Di solito un film più sottile può avere una maggiore capacità di piegarsi. Altro che piegare, un dispositivo più sottile o più piccolo può anche offrire un tempo di risposta più rapido che è particolarmente importante per l'applicazione del sensore se sono necessarie informazioni immediate. Questi sensori ultra flessibili sono aree di ricerca molto popolari e le loro applicazioni coprono l'elettronica, rilevamento intelligente e così via.

Recentemente, un gruppo di ricerca dell'Università di Hong Kong (HKU) guidato dal Dr. Paddy Chan Kwok-leung del Dipartimento di Ingegneria Meccanica, in collaborazione con il Professor Gilberto Leung Ka-kit (Tsang Wing-Hing Professor in Clinical Neuroscience) e il Dr. Anderson Tsang Chun-on di Chirurgia, e il Professor Xu Aimin del Dipartimento di Farmacologia e Farmacia, hanno sviluppato un sensore della proteina C-reattiva (CRP) integrato su un catetere medico per il rilevamento diretto della CRP (Figura 1). Questo sensore organico ha uno spessore totale inferiore a un micrometro (~1/50 di capelli umani asiatici), che può far risparmiare significativamente il tempo per la raccolta di campioni e dati, da attualmente poche ore a 10 minuti o meno. In altre parole, il test e la cura dell'infiammazione possono essere accelerati di 30 volte. La lettura del segnale in tempo reale ha un grande potenziale nel consentire ai medici di intraprendere le azioni immediate necessarie.

Questo dispositivo elettronico organico meccanicamente flessibile sviluppato dal team del Dr. Chan, come dimostrazione di concetto, consiste nel misurare le informazioni biologiche in tempo reale. Questo dispositivo può rilevare il livello di CRP fino a 1ug/mL, e quindi più sufficiente per deviare lo stato di salute dei pazienti. Il risultato della ricerca è stato pubblicato di recente sulla rivista Scienze avanzate .

Il livello di CRP nel sangue è un indicatore importante che riflette il livello dell'infiammazione dei pazienti. Attualmente è testato mediante analisi del sangue che non possono fornire informazioni in tempo reale sui pazienti. Al fine di monitorare continuamente alcune proteine ​​o livelli di biomarcatori nel corpo umano, l'approccio comune è quello di eseguire analisi del sangue regolari ogni certo periodo di tempo. Però, sarebbero ancora necessarie ore o più per completare un test e non è possibile fornire informazioni in tempo reale. L'attuale dispositivo organico sviluppato dal team del Dr. Chan può misurare le informazioni biologiche in tempo reale con un volume di campione molto ridotto.

Nel passato, sviluppare un dispositivo ultrasottile fino a meno di 1 mm (~1/50 di capelli umani asiatici) di spessore in modo da consentire un'applicazione conforme e flessibile, le loro fabbricazioni erano molto impegnative. Questi dispositivi ultrasottili sono facili da accartocciare e rompere durante i processi di deposizione e trasferimento. La deposizione dello strato di incapsulamento per proteggere il dispositivo in condizioni operative estreme come alta temperatura, umidità, ed ecc è un altro ostacolo.

Il sensore CRP sviluppato dal team di ricerca HKU è solo un esempio per dimostrare il concetto dei dispositivi ultrasottili. Altri sensori come neurotrasmettitore, e sensori di batteri possono essere utilizzati anche. Oltre all'elevata sensibilità e ai tempi di risposta rapidi, un altro importante risultato di questo dispositivo sensore ultrasottile e ultraflessibile è la loro compatibilità con i processi di sterilizzazione standard adattati negli ospedali. Il team del Dr. Chan ha sviluppato uno strato di incapsulamento CTYOP "simile a una capsula" che consente al dispositivo di resistere all'alta pressione, temperatura e umidità ambiente. Utilizzando una capsula CYTOP con solo 250 nm, questo dispositivo può resistere ad acqua bollente o vapore caldo per più di 30 minuti senza mostrare un degrado delle prestazioni (Figura 2). Questa compatibilità con la sterilizzazione rende il dispositivo uno strumento appropriato da utilizzare insieme a strumenti chirurgici in una sala operatoria che richiede un ambiente asettico.

Per trasferire i sensori su diversi dispositivi medici, un dottorato di ricerca studente del team del Dr. Chan, Signor Ji Xudong, adattato un substrato plastico idrofilo-idrofobo a doppio strato che può essere facilmente staccato dal portabicchieri una volta a contatto con l'acqua. Tali proprietà fluttuanti rendono il trasferimento dei sensori su diversi substrati o oggetti molto più semplice e, cosa più importante, il dispositivo non mostra alcun degrado delle prestazioni dopo il trasferimento tra soggetti diversi (Figura 3).

Nel futuro, Il dottor Chan e il suo team miglioreranno ulteriormente la potenza di rilevamento dei dispositivi integrando neurotrasmettitori e sensori di pressione sul catetere. Il team svilupperà anche una piattaforma di sensori per i test clinici sugli animali. Oltre al sensore CRP per il sangue, il team prevede anche di misurare altri biomarcatori, in particolare i neurotrasmettitori o altre informazioni dal liquido cerebrospinale che possono fornire preziose informazioni in tempo reale sui pazienti affetti da trauma cranico o ictus. Il team tra HKU Engineering e Medicine mira anche a sviluppare un sistema di big data per misurare e monitorare continuamente varie preziose informazioni biomediche dal cervello o da altre parti del corpo. Una volta che i dati diventano disponibili utilizzando questi sensori a basso costo, il team spera che i segnali misurati in tempo reale possano consentire ai medici di intraprendere azioni immediate per guarire i pazienti.