روش‌های نانوساخت به کمک توسعه ابزار‌های زیست‌الکترونیک آمد

با استفاده از روش‌های نانوساخت، یک ابزار زیست‌الکترونیک آلی ساخته شده است که می‌تواند درمان دقیق را میسر کند.

کد خبر: ۱۰۸۷۳۶۷

چهارشنبه - ۲۸ تير ۱۴۰۲ / July 19, 2023

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، با استفاده از روش‌های نانوساخت، یک ابزار زیست‌الکترونیک آلی ساخته شده است که می‌تواند درمان دقیق را میسر کند.

با پیشرفت‌های به دست آمده در بخش درمان، دانشمندان به دنبال افزایش اثربخشی این درمان‌ها با استفاده از رویکرد‌های فردی هستند. در این مسیر، پزشکان به طور فزاینده‌ای به روش‌هایی نیاز دارند که هم بتوانند سیگنال‌های فیزیولوژیکی را به طور مداوم نظارت کنند و هم پاسخگویی درمان‌ها را شخصی‌سازی کنند.

دستگاه‌های بیوالکترونیک کاشته‌شده نقش مهمی در این درمان‌ها بازی می‌کنند، اما چالش‌هایی وجود دارد که پذیرش گسترده آن‌ها را متوقف می‌کند. این دستگاه‌ها به اجزای تخصصی برای دریافت سیگنال، پردازش، انتقال داده و انرژی نیاز دارند. تاکنون، دستیابی به این قابلیت‌ها در یک دستگاه کاشته‌شده مستلزم استفاده از اجزای سخت و غیر سازگار بی‌شماری بوده است که می‌تواند منجر به از هم گسیختگی بافت و ناراحتی بیمار شود. در حالت ایده‌آل، این دستگاه‌ها باید زیست‌سازگار، انعطاف‌پذیر و در دراز مدت در بدن پایدار باشند. آن‌ها همچنین باید به اندازه کافی سریع و حساس باشند تا سیگنال‌های زیستی سریع و با دامنه کم را ثبت کنند، در حالی که همچنان قادر به انتقال داده‌ها برای تجزیه و تحلیل خارجی باشند.

محققان اعلام کردند که اولین دستگاه بیوالکترونیک مستقل، سازگار و کاملاً ارگانیک را توسعه داده‌اند که نه تنها می‌تواند سیگنال‌های عصبی فیزیولوژیک مغز را دریافت و منتقل کند، بلکه می‌تواند انرژی لازم برای عملکرد دستگاه را نیز فراهم کند. این دستگاه که حدود ۱۰۰ برابر کوچکتر از موی انسان است، بر اساس معماری ترانزیستور آلی است که دارای یک کانال عمودی و یک مجرای آب کوچک بوده و پایداری طولانی مدت، عملکرد الکتریکی بالا و عملکرد ولتاژ پایین برای جلوگیری از آسیب بافت بیولوژیکی را نشان می‌دهد.

این تیم با ارائه معماری مقیاس‌پذیر و مستقل IGT زیر میکرون (ترانزیستور الکتروشیمیایی آلی با دروازه داخلی یونی)، به حل این مشکل پرداخته است. این ابزار که vIGT نامیده می‌شود، از مواد زیست سازگار و در دسترس تجاری تشکیل شده که نیازی به کپسوله شدن در محیط‌های بیولوژیکی ندارد و با قرار گرفتن در معرض آب یا یون‌ها مختل نمی‌شود. مواد کامپوزیتی کانال را می‌توان به‌صورت تکرارپذیر در مقادیر زیاد تولید کرد و آن را برای طیف گسترده‌ای از فرآیند‌های ساخت در دسترس‌تر قرار داد.

دیون خداقلی، سرپرست این مطالعه، دانشیار مهندسی برق دانشگاه کلمبیا گفت: «الکترونیک آلی به دلیل عملکرد و قابلیت اطمینان بالا چندان شناخته شده نیست. اما با این معماری جدید vGIT، ما توانستیم یک کانال عمودی را وارد کار کنیم که منبع یون خود را دارد. این خودکفایی یون‌ها باعث شد که ترانزیستور سریع‌تر باشد. در واقع، آن‌ها در حال حاضر سریع‌ترین ترانزیستور‌های الکتروشیمیایی هستند.»

برای افزایش سرعت عملکرد، این تیم از روش‌های پیشرفته نانوساخت برای کوچک کردن و متراکم کردن این ترانزیستور‌ها در مقیاس‌های زیر میکرومتر استفاده کردند.