Bioelectrónica “seda de araña” – UNIVERSIDAD DE CAMBRIDGE
MADRID, 27 de mayo. (PRENSA EUROPA) –
Los científicos de Cambridge han desarrollado un método para fabricar sensores que se pueden imprimir directa e imperceptiblemente en superficies biológicas, por ejemplo, un dedo o un pétalo de flor.
El método está inspirado en la seda de araña, que puede adaptarse y adherirse a una variedad de superficies. Estas “sedas de araña” también incorporan bioelectrónicapara que se puedan agregar diferentes capacidades de detección a la “red”.
Las fibras, al menos 50 veces más pequeñas que un cabello humano, son tan ligeras que los investigadores las imprimieron directamente sobre la esponjosa semilla de un diente de león sin colapsar su estructura. Cuando se imprimen en piel humana, los sensores de fibra se adaptan a la piel y exponen los poros del sudor, por lo que el usuario no detecta su presencia. Las pruebas de fibras impresas en un dedo humano sugieren que podrían usarse como monitores continuos de salud.
Este método de aumento de estructuras habitables, que genera bajos residuos y bajas emisiones, podría usarse en una variedad de campos, desde la atención médica y la realidad virtual hasta los textiles electrónicos y el monitoreo ambiental. Los resultados se publican en la revista. Electrónica de la naturaleza.
Aunque la piel humana es notablemente sensible, aumentarla con sensores electrónicos podría cambiar fundamentalmente la forma en que interactuamos con el mundo que nos rodea. Por ejemplo, los sensores impresos directamente sobre la piel podrían usarse para un seguimiento continuo de la salud, para comprender las sensaciones de la piel o para podría mejorar la sensación de “realidad” en juegos o aplicaciones de realidad virtual.
Si bien las tecnologías portátiles con sensores integrados, como los relojes inteligentes, están ampliamente disponibles, estos dispositivos pueden resultar incómodos, molestos y pueden inhibir las sensaciones intrínsecas de la piel.
“Si desea detectar con precisión algo en una superficie biológica como la piel o una hoja, la interfaz entre el dispositivo y la superficie es vital”, dijo. es una declaración El profesor Yan Yan Shery Huang del Departamento de Ingeniería de Cambridge, quien dirigió la investigación. “También queremos bioelectrónica que sea completamente imperceptible para el usuario, para que no interfiera de ninguna manera en la forma en que el usuario interactúa con el mundo, y queremos que sea sostenible y genere pocos residuos”.
Existen varios métodos para fabricar sensores portátiles, pero todos tienen inconvenientes. Los dispositivos electrónicos flexibles, por ejemplo, suelen estar impresos en películas plásticas que no dejan pasar el gas o la humedad, por lo que sería como envolver la piel en una película adhesiva. Otros investigadores han desarrollado recientemente dispositivos electrónicos flexibles y permeables a los gases, como la piel artificial, pero todavía interfieren con la sensación normal y dependen de técnicas de fabricación que consumen mucha energía y residuos..
La impresión 3D es otra ruta potencial para la bioelectrónica, ya que genera menos residuos que otros métodos de producción, pero conduce a dispositivos más gruesos que pueden interferir con el comportamiento normal. Hilando fibras electrónicas se obtienen dispositivos imperceptibles para el usuario, pero que no tienen un alto grado de sensibilidad ni sofisticación y son difíciles de trasladar al objeto en cuestión.
IMPRESIÓN DIRECTA
Ahora, el equipo dirigido por Cambridge ha desarrollado una nueva forma de fabricar bioelectrónica de alto rendimiento que se puede personalizar para una amplia gama de superficies biológicas, desde la punta de un dedo hasta la semilla esponjosa de un diente de león, imprimiéndolas directamente sobre ellas. . superficie. Su técnica está en parte inspirada en las arañas, que crean estructuras de red sofisticadas y fuertes adaptadas a su entorno, utilizando un mínimo de material.
Los investigadores hilaron su “seda de araña” bioelectrónica a partir de PEDOT:PSS (un polímero conductor biocompatible), ácido hialurónico y óxido de polietileno. Las fibras de alto rendimiento se produjeron a partir de una solución a base de agua a temperatura ambiente, lo que permitió a los investigadores controlar la “capacidad de hilado” de las fibras. Luego, los investigadores diseñaron un método de hilado orbital para permitir que las fibras se transformen en superficies vivas. incluso en microestructuras como las huellas dactilares.
Las pruebas de las fibras bioelectrónicas, en superficies como dedos humanos y semillas de diente de león, demostraron que proporcionaban un rendimiento de sensor de alta calidad y al mismo tiempo eran imperceptibles para el huésped.
“Nuestro enfoque de hilado permite que las fibras bioelectrónicas sigan la anatomía de diferentes maneras, tanto a escala micro como macro, sin la necesidad de reconocimiento de imágenes”, dijo Andy Wang, primer autor del artículo. “Abre un ángulo completamente diferente en términos de cómo se pueden fabricar sensores y dispositivos electrónicos sostenibles. Es una forma mucho más sencilla de producir sensores de gran superficie”.
La mayoría de los sensores de alta resolución se fabrican en una sala limpia industrial y requieren el uso de productos químicos tóxicos en un proceso de fabricación de varios pasos que consume mucha energía. Los sensores desarrollados por Cambridge se pueden fabricar y utilizar en cualquier lugar una pequeña fracción de la energía requerida por los sensores normales.
Las fibras bioelectrónicas, que son reparables, pueden simplemente lavarse cuando hayan llegado al final de su vida útil y generen menos energía.
