可溶解電子感測器可以從內部監測身體

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大多數人喜歡耐用且可以使用多年才需要更換的電子產品。然而,如果所討論的裝置是醫療植入物或用於監測環境條件的感測器,那麼設計師可能更希望該裝置在完成其目的後能夠簡單地生物降解,不留痕跡。

伊利諾伊大學的研究人員與塔夫茨大學和西北大學的同事合作,在9月28日出版的《科學》雜誌上報告說,他們開發了一種製造“瞬態”電子產品的方法,使其能夠透過溶解在少量體液中來實現這一目標。未來,身體溶解和吸收的其他觸發因素可能包括熱量、輻射和pH值水平。

發表在《科學》雜誌上的這項研究引人注目,因為它描述了各種可溶解或“生物可吸收”的電子產品,包括電晶體、二極體、無線電力線圈、感測器,甚至還有一個64畫素的數碼相機。這些生物可吸收電子產品是對可降解醫療植入物的一種新穎改進,後者也在不斷創新。例如,雅培實驗室最近推出了一種血管支架或支架,可用於治療冠狀動脈疾病,恢復心臟的血液流動然後在體內溶解


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在《科學》雜誌上報告的研究人員透過將元件做得非常薄,並選擇鎂、氧化鎂和矽等在電子產品中發揮作用但對身體無毒的材料,成功地製造出了可溶解的電子產品。研究人員表示,例如,一個裝置中礦物鎂的含量實際上低於多種維生素中的含量。

為了演示這些裝置可能如何工作,研究人員製造了各種瞬態裝置,將它們密封在水溶性絲綢包裝中,對包裝進行消毒,並將它們植入小鼠的皮膚下。在這種情況下,植入的裝置輸送了一種旨在預防動物手術傷口部位細菌感染的藥物。

從蠶繭中收集的絲綢結構決定了其溶解速度,無論是幾分鐘、幾天、幾周還是更長時間。塔夫茨大學的工程師,包括為該專案做出貢獻的生物醫學工程學教授菲奧倫佐·奧門內託,多年來一直在透過在絲綢表面圖案化金屬或薄膜來開發電子和光子材料

目前的研究進一步推進了伊利諾伊大學工程學教授約翰·羅傑斯在生物醫學感測器領域的工作,他領導了這項多學科研究團隊。2010年10月,羅傑斯與他人合著了一篇發表在《自然材料》雜誌上的論文,描述了柔性發光二極體(LED),這種二極體未來有一天可能會植入體內。儘管這項技術的實際用途仍有待研究,但羅傑斯當時推測,LED可能與體內的組織整合,並在外科手術後提醒醫生感染的存在和位置。(《大眾科學》是自然出版集團的一部分。)

在國防高階研究計劃局(DARPA)的支援下,研究人員正在改進他們的裝置以用於特定應用,進行更多的動物試驗,並與一家半導體代工廠合作,以確定何時可以批次生產此類元件。

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