Пример кремниевого датчика защищенного от воздействия биохимии человеческого тела

Новая технология – плод работы университета штата Огайо – прокладывает путь для недорогих электронных устройств, которые работают в непосредственном контакте с живой тканью внутри тела человека.

Пол Бергер (Paul Berger) – профессор электротехники и вычислительной техники и физики в университете штата Огайо – пояснил, что одним из препятствий для развития имплантируемых сенсоров в том, что большинство существующей электроники создано на основе кремния, а электролиты в организме человека активно мешают работе кремниевых микросхем. Есть возможность изготовления подобных сенсоров и из других полупроводников, которые могут работать в теле человека, но это значительно дороже и сложнее.

Бергер:

Кремний относительно дешев, к тому же – он не токсичен. Задача состоит в том, чтобы устранить разрыв между хорошо известной нам электроникой на основе кремния (которую мы прекрасно умеем делать) и электрохимической системой человеческого тела.

В статье в журнале «Electronics Letters», Бергер и его коллеги описывают новое запатентованное покрытие, которое, по их мнению, сможет устранить этот разрыв.

В тестах кремниевые схемы покрытые новым материалом продолжали функционировать спустя 24 часа после погружения в раствор, имитирующий типичную химию человеческого тела.

Проект начался после того, как  Бергер пообщался с исследователями факультета биомедицинской техники в университете штата Огайо, которые хотели изготовить имплантируемый датчик, который мог бы обнаруживать присутствие белков, отмечающих первые признаки отторжения пересаженного органа. На тот момент разрабатывался датчик из нитрида галлия.

У нас уже есть датчики, которые великолепно справляются с работой по выявлению этих белков, но они сделаны из кремния. Поэтому мне захотелось узнать, возможно ли придумать покрытие, которое могло бы защитить кремний и позволить ему функционировать в то время, как он имеет непосредственный контакт с кровью, жидкостями или живыми тканями человека.

В своем исследовании команда Бергера доказала, что кремниевый датчик может быть надежно прикрыт слоем оксида алюминия.

Импантируемый кремниевый сенсор покрытый защитным слоем

Исследователи погрузили покрытые защитным слоем датчики в специальную жидкость на 24 часа, после чего удалили их из раствора и подали напряжение, чтобы проверить их функциональность. Тесты показали, что покрытие из оксида алюминия эффективно блокирует воздействие электролитов в растворе на микросхему, так что датчик остается полностью функциональным.

Данная работа представляет собой первый шаг в направлении изготовления устройств, которые могут быть имплантированы в тело на длительный срок, сказал Бергер.

Хотя данное исследование описывает кремниевые датчики с покрытием из оксида алюминия, предполагается, что подобные устройства могут использовать покрытия и из других материалов, например, на основе титана. Такие покрытия смогут помочь значительно увеличить пользу от подобных датчиков и других биомедицинских устройств.

В частности, Бергер видит потенциальную пользу в использовании полимерных полупроводников, которые не подвержены влиянию биохимии тела человека. В обозримом будущем подобные полупроводники смогут успешно заменять поврежденные в результате травмы или болезни нервы.

Бергер:

Мы могли бы заменить поврежденный нерв с искусственным нейроном и сразу восстановить функциональность, и это действительно потрясающие возможности

Чтобы изучить эту возможность, команда Бергера в данный момент работает в университете штата Огайо с профессором ветеринарных наук  Томом Росолом (Tom Rosol) и Филиппом Поповичем (Phillip Popovich), профессором неврологии.

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Комментарии:

Добавить комментарий

Введите свой Email для подписки на новости:

Twitter RSS


Наши официальные информационные партнеры:

Госкорпорация "Ростех"
Ростех

ОАО "Концерн «Созвездие"
ОАО «Концерн «Созвездие»