Credito:Tuan-Khoa Nguyen
L'elettronica impiantata flessibile è un passo avanti verso le applicazioni cliniche grazie a una recente tecnologia rivoluzionaria sviluppata da un team di ricerca della Griffith University e dell'UNSW Sydney.
Il lavoro è stato sperimentato dal dottor Tuan-Khoa Nguyen, dal professor Nam-Trung Nguyen e dal dottor Hoang-Phuong Phan (attualmente docente senior presso l'Università del New South Wales) del Queensland Micro and Nanotechnology Center (QMNC) della Griffith University, utilizzando in -casa della tecnologia del carburo di silicio come nuova piattaforma per interfacce elettroniche bio-tessutali a lungo termine.
Il progetto è stato ospitato dal QMNC, che ospita una parte del nodo Queensland dell'Australian National Nanofabrication Facility (ANFF-Q).
ANFF-Q è una società costituita nell'ambito della National Collaborative Research Infrastructure Strategy per fornire strutture di nano e microfabbricazione per i ricercatori australiani.
Il QMNC offre capacità uniche per lo sviluppo e la caratterizzazione di materiale a banda larga, una classe di semiconduttori che hanno proprietà elettroniche che si trovano tra materiali non conduttivi come il vetro e materiali semiconduttori come il silicio utilizzati per i chip dei computer.
Queste proprietà consentono ai dispositivi realizzati con questi materiali di funzionare in condizioni estreme come alta tensione, alta temperatura e ambienti corrosivi.
Il QMNC e l'ANFF-Q hanno fornito a questo progetto materiali in carburo di silicio, capacità di produzione scalabili e strutture di caratterizzazione avanzate per robusti dispositivi micro/nanobioelettronici.
"I dispositivi impiantabili e flessibili hanno un potenziale enorme per il trattamento di malattie croniche come il morbo di Parkinson e le lesioni del midollo spinale", ha affermato il dottor Tuan-Khoa Nguyen.
"Questi dispositivi consentono la diagnosi diretta dei disturbi degli organi interni e forniscono terapie e trattamenti adeguati.
"Ad esempio, tali dispositivi possono offrire stimoli elettrici a nervi mirati per regolare gli impulsi anormali e ripristinare le funzioni del corpo".
A causa della necessità di contatto diretto con i biofluidi, mantenere il loro funzionamento a lungo termine una volta impiantati è una sfida scoraggiante.
Il team di ricerca ha sviluppato un sistema di materiali robusto e funzionale che potrebbe superare questo collo di bottiglia.
"Il sistema è costituito da nanomembrane di carburo di silicio come superficie di contatto e biossido di silicio come incapsulamento protettivo, mostrando una stabilità senza rivali e mantenendo la sua funzionalità nei biofluidi", ha affermato il professor Nam-Trung Nguyen.
"Per la prima volta, il nostro team ha sviluppato con successo un robusto sistema elettronico impiantabile con una durata prevista di alcuni decenni".
I ricercatori hanno dimostrato molteplici modalità di sensori di impedenza e temperatura e stimolatori neurali insieme a un'efficace stimolazione dei nervi periferici in modelli animali.
L'autore corrispondente, il dott. Phan, ha affermato che i dispositivi impiantati come i marcatori del ritmo cardiaco e gli stimolatori cerebrali profondi hanno potenti capacità per il trattamento tempestivo di diverse malattie croniche.
"Gli impianti tradizionali sono ingombranti e hanno una rigidità meccanica diversa dai tessuti umani che pone potenziali rischi per i pazienti. Lo sviluppo di dispositivi elettronici meccanicamente morbidi ma chimicamente resistenti è la soluzione chiave a questo problema di vecchia data", ha affermato il dott. Phan.
Il concetto dell'elettronica flessibile al carburo di silicio fornisce strade promettenti per le neuroscienze e le terapie di stimolazione neurale, che potrebbero offrire trattamenti salvavita per le malattie neurologiche croniche e stimolare il recupero dei pazienti.
"Per rendere questa piattaforma una realtà, siamo fortunati ad avere un forte team di ricerca multidisciplinare della Griffith University, UNSW, University of Queensland, Japan Science and Technology Agency (JST)—ERATO, ognuno dei quali porta la propria esperienza in scienze dei materiali, meccanica/ ingegneria elettrica e ingegneria biomedica", ha affermato il dottor Phan.
La ricerca è stata recentemente pubblicata in Proceedings of the National Academy of Sciences . + Esplora ulteriormente
