In de afgelopen jaren is elektronica ver voorbij de siliciumwafel geëvolueerd. Onderzoekers hebben functionele circuits ontwikkeld die kunnen versmelten met menselijk weefsel en oplossen wanneer ze worden besproeid met water, en rekbare batterijen die binnenkort draagbare gadgets van stroom kunnen voorzien.
Nu heeft een groep Zwitserse wetenschappers de nieuwste innovatieve elektronica onthuld: een flexibel, transparant circuit dat klein en dun genoeg is om op het oppervlak van een contactlens te passen.
De onderzoekers plaatsten hun nieuwe apparaat op een contactlens als proof-of-concept in een artikel dat vandaag in Nature Communications is gepubliceerd - een elektronisch geactiveerde lens zou volgens hen nuttig kunnen zijn bij het controleren van de intraoculaire druk van mensen met glaucoom, bijvoorbeeld - maar ze zien in dat het circuit ooit in allerlei biologische contexten wordt geïmplanteerd.
"Ik geloof dat deze technologie belangrijke gevolgen kan hebben voor de monitoring van medicijnen en gezondheid", zegt hoofdauteur Giovanni Salvatore, onderzoeker bij het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie . "Het kan worden gebruikt voor zeer draagbare en minimaal invasieve apparaten, voor ultralichte zonnecellen, en vooral voor zeer conforme en implanteerbare apparaten die kunnen dienen om biometrische parameters in het menselijk lichaam te controleren."
Dankzij de extreme flexibiliteit van het circuit kan het rond menselijke haren worden gewikkeld en nog steeds goed functioneren. (Afbeelding via Salvatore et. Al.) Het maken van de circuits - die worden afgedrukt op een één micrometer dikke laag van een stof die paryleen wordt genoemd - is een proces in meerdere stappen. Om te beginnen deponeren de wetenschappers de paryleen op vinylpolymeer dat ondersteuning biedt, en drukken ze vervolgens de circuits op de paryleen. Daarna wordt de hele chip in water geplaatst, waardoor het onderliggende polymeer oplost, waardoor de ultradunne circuits intact blijven. Het resultaat is iets dat ongeveer zestigste zo dik is als een mensenhaar.
Ze zeggen dat dit proces een aantal unieke voordelen biedt. Het circuit is extreem flexibel, buigt en plooit en past bijvoorbeeld rond een haar, plantenblad of vinger terwijl het nog steeds goed functioneert. Omdat het extreem licht is, kan het mogelijk worden gebruikt in een reeks medische toepassingen voor de lange termijn.
Na een hartoperatie, bijvoorbeeld, kan uw arts u op een dag een geïmplanteerd apparaat voorschrijven dat vergelijkbaar is met dit apparaat dat uw bloeddruk in uw aorta bewaakt. Bijna onzichtbare omgevingssensoren kunnen in een ecosysteem worden ingezet om het niveau van bodemvoedingsstoffen en verontreinigende stoffen te volgen en de gegevens draadloos naar de computers van wetenschappers te sturen.
Een grotere afdruk van het circuitprototype, weergegeven rond een vinger. (Afbeelding via Salvatore et. Al.) Toch zal het nog een paar jaar duren voordat je dit soort circuit opduikt in commerciële medische of omgevingsapparatuur, omdat er een aantal hindernissen zijn voordat ze praktisch kunnen worden geïmplementeerd. Salvatore merkt op dat zijn team niet zo ver is in het creëren van even duurzame, flexibele en lichtgewicht versies van de andere componenten die cruciaal zijn voor een biomedisch apparaat (sensoren en batterijen met een lange levensduur, om te beginnen).
Andere onderzoeksteams, met name het lab van John Rogers aan de Universiteit van Illinois, zijn bezig met het ontwikkelen van ultradunne LED's, draadloze antennes en zonnecellen die kunnen worden gebruikt. Daarna, zeggen ze, is de volgende stap het creëren van een systeem dat de verschillende afzonderlijke apparaten omzet in een samenhangend netwerk, gegevens draadloos verzenden en samenwerken.
