Riunendo morbido, cellule viventi malleabili con dure, l'elettronica inflessibile può essere un compito difficile. I ricercatori di UChicago hanno sviluppato un nuovo metodo per affrontare questa sfida utilizzando strutture microscopiche per costruire la bioelettronica anziché crearle dall'alto verso il basso, creando un prodotto altamente personalizzabile.

I ricercatori sono molto interessati alla creazione di dispositivi elettronici in grado di interfacciarsi perfettamente con i tessuti biologici; questi potrebbero essere usati come strumenti per studiare il funzionamento di cellule e tessuti o come dispositivi medici, come stimolazioni tissutali per curare il morbo di Parkinson o problemi cardiaci.

Tipicamente, tale bioelettronica viene creata attraverso un approccio "top-down", con l'elettronica già assemblata e ridotta per adattarsi al sistema biologico. Ma in un nuovo studio pubblicato su Nanotecnologia della natura , Assoc. Il prof. Bozhi Tian e il suo team utilizzano un metodo diverso. I ricercatori hanno adottato un approccio "dal basso verso l'alto", in cui piccoli blocchi chiamati micelle si uniscono per formare bioelettronica a base di carbonio.

Le micelle sono un insieme di molecole che possono formare una struttura sferica a causa delle interazioni con l'acqua. Queste strutture uniche svolgono un ruolo fondamentale in molti importanti processi biologici e chimici, come il modo in cui i detergenti rimuovono gli oli, o come il corpo elabora determinati grassi.

Le piccole micelle si uniscono per formare fogli molto sottili nanoporosi, ricoperti da fori estremamente piccoli, che consentono molta più flessibilità. Questi pori aumentano la superficie, consentendo più contatti e una migliore interfaccia. I pori migliorano anche la flessibilità del dispositivo bioelettronico, il che è importante perché la bioelettronica deve essere in grado di adattarsi bene alla membrana biologica morbida. Per capire questo, immagina la malleabilità di una fetta di torta con le sue tante sacche d'aria, contro un denso brownie.

"Questo è il primissimo documento di ricerca che utilizza l'autoassemblaggio microscopico guidato da micelle per la bioelettronica, " disse Aleksander Prominski, uno studente laureato in chimica e co-primo autore del documento. "Suggerisce anche che dovremmo cercare più principi da altri campi, come l'accumulo di energia, per costruire biointerfacce."

Un altro aspetto positivo di questo approccio è la versatilità nella costruzione del dispositivo. Creare la bioelettronica è semplice come sostituire gli elementi costitutivi.

"Le nostre membrane di carbonio porose sono in grado di rilevare e stimolare biofisici, " disse Lingyuan Meng, uno studente laureato della Pritzker School of Molecular Engineering e co-primo autore dell'articolo. "Questa tecnologia potrebbe trovare applicazioni cliniche anche per affrontare condizioni come l'epilessia o il Parkinson".