биочип
Ношение биочипа не вызывает неудобства, а когда он больше не нужен, его можно растворить в воде

Ученые из Университета штата Иллинойс разработали так называемый биочип, который можно наклеивать на кожу, как цветные детские татушки. Ношение такого устройства не вызывает неудобства, а в это время с его помощью можно выполнять диагностические или лечебные действия. Биочип можно растворить в воде, если необходимость в нем отпадает.

Свое изобретение на конференции IEEE представил профессор материаловедения университета Джон Роджерс, который работал над ним со своими студентами. Эта работа на стыке биологии и электроники позволила им предложить «эпидермальную электронику». Мягкие и гибкие устройства, при этом достаточно надежные, можно носить прямо на теле.

Чипы настолько тонки, что их можно принять за лоскуты собственной кожи человека. Провода можно рассмотреть только в микроскоп. Роджер надеется, что со временем на базе этих чипов будут изобретены системы, в которые можно будет обертывать сердце. Такой «электронный перикард» позволит корректировать перебои в сокращении сердечной мышцы, характерные, например, при аритмии.

Кремний слишком жесткий материал, чтобы его можно было вживлять в тело, но если «разрезать» его полосками толщиной около нанометра, то есть одной миллиардной метра, он превращается в гибкую мембрану, которую можно сгибать и скручивать. Он остается хрупким, поэтому необходимо закрепить его на подложке из материала, подобного резине. Но это не придаст ему растяжимости, поэтому ученые разместили микросхемы на ребристых структурах, которые можно растягивать и сжимать, как аккордеон.

Такие конструкции можно нанести на тело, как детскую смываемую татуировку. Их нужно приложить к коже и смыть тонкий растворимый слой временного основания. На теле образуется нечто вроде пленки толщиной около 5 микрон. Она растягивается в длину до 30%, что соответствует растяжимости кожи.

В ходе демонстрации Роджерс с помощью микроскопа показал аудитории такую схему, приклеенную к его собственной руке. Чип выглядел как четкая татуировка, изображающая беспорядочную массу перемешанных проводков.

Ученые также работают над «временными» микросхемами, которые растворялись бы в воде, когда необходимость в них пропадает. Некоторые подобны представленным тату-микросхемам, но возможны и иные их формы.

Как удалось установить, кремний растворим в воде, если его слои очень тонки. Фрагмент толщиной в 35 нм растворяется в воде примерно за две недели. Подложка может быть выполнена из шелка, магния, диоксида кремния или других материалов, тоже становящихся растворимыми при очень малой толщине слоя.

В растворимой микросхеме содержится меньше кремния, магния и других веществ, чем в таблетке витаминных препаратов. Для наглядности Роджерс проглотил микроскопический высокочастотный генератор размером — почти как таблетка — 5 мм.

Растворимые электронные устройства можно будет применять, например, как защиту от возможного заражения после хирургического вмешательства. Имплантированное в рану устройство будет периодически нагревать ткани до температуры, достаточной для уничтожения опасных бактерий. Устройство постепенно растворяется, поэтому для его удаления не потребуется повторного вмешательства, а следовательно, исключается риск занесения инфекции.

Растворимая электроника может найти себе применение и в других областях, не связанных с медициной, скажем для мониторинга состояния окружающей среды в районе химических стоков. Микроскопические приборы для мониторинга, разрушающиеся со временем, могут находиться в сбрасываемых массах. Еще из таких схем можно собирать всевозможные потребительские электронные устройства, сокращая тем самым объемы опасных бытовых отходов.

В 2011 году Роджер получил премию Лемельсона (лауреатов этой премии определяет Массачусетский технологический институт, размер премии 500 тыс долл. и присуждается она за работы в области биоэлектроники).

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF