Implanterede ikke-organiske elektroniske enheder afvises typisk af menneskekroppen som en fremmed indtrænger, men nye opdagelser inden for kemisk videnskab lover at narre kroppen til at acceptere dem. Velkommen til 'Borg'. ⁃ TN Editor
American Chemical Society (ACS) er tættere på at bruge elektronik i kroppen, til at diagnosticere tumorer og spore sygdomme.
Selvom ægte “cyborgs” (delvis menneskelige, delvis robuste væsener) er science fiction, tager forskere skridt hen imod at integrere elektronik med kroppen. Sådanne anordninger kunne overvåge for tumorudvikling eller stå inde for beskadigede væv. Men at forbinde elektronik direkte til menneskets væv i kroppen er en enorm udfordring. Nu rapporterer et team nye belægninger for komponenter, der kan hjælpe dem mere passer nemt ind i dette miljø.
Elektronik i den menneskelige krop?
Forskerne vil præsentere deres resultater i dag på American Chemical Society Fall 2020 Virtual Meeting & Expo. ACS afholder mødet til og med torsdag. Det indeholder mere end 6,000 præsentationer om en bred vifte af videnskabelige emner.
David Martin, ph.d. og studieleder, kommenterede:
”Vi fik idéen til dette projekt, fordi vi forsøgte at interface stive, uorganiske mikroelektroder med hjernen, men hjerner er lavet af organiske, salte, levende materialer.
”Det fungerede ikke godt, så vi troede, at der må være en bedre måde.”
Traditionelle mikroelektroniske materialer, såsom silicium, guld, rustfrit stål og iridium, forårsager ardannelse, når de implanteres. Ved applikationer i muskel- eller hjernevæv skal der strømme elektriske signaler for at de skal fungere korrekt, men ar afbryder denne aktivitet. Forskerne begrundede, at en belægning kunne hjælpe.
”Vi begyndte at se på organiske elektroniske materialer som konjugerede polymerer, der blev brugt i ikke-biologiske apparater,” siger Martin, der er ved University of Delaware. ”Vi fandt et kemisk stabilt eksempel, der blev solgt kommercielt som en antistatisk belægning til elektroniske skærme.” Efter test fandt forskerne, at polymeren havde de nødvendige egenskaber til grænseflade mellem hardware og humant væv.
”Disse konjugerede polymerer er elektrisk aktiv, men de er også ionisk aktive, ”siger Martin. "Counterioner giver dem den ladning, de har brug for, så når de er i drift, bevæger både elektroner og ioner sig rundt."
Forbedring af medicinske implantater med en polymer?
Polymeren, kendt som poly (3,4-ethylendioxythiophen) eller PEDOT, forbedrede drastisk effekt af medicinske implantater ved at sænke deres impedans to til tre størrelsesordener, hvilket øgede signalkvaliteten og batteriets levetid hos patienter.
Martin har siden bestemt, hvordan han skal specialisere polymeren ved at sætte forskellige funktionelle grupper på PEDOT. Tilsætning af en carboxylsyre-, aldehyd- eller maleimidsubstituent til ethylendioxythiophen (EDOT) -monomeren giver forskerne alsidigheden til at skabe polymerer med en række forskellige funktioner.
"Maleimidet er særlig kraftfuldt, fordi vi kan udføre klikkemiske substitutioner for at fremstille funktionaliserede polymerer og biopolymerer," siger Martin. Blanding af usubstitueret monomer med den maleimidsubstituerede version resulterer i et materiale med mange placeringer, hvor teamet kan binde peptider, antistoffer eller DNA.
”Navngiv din foretrukne biomolekyle, og du kan i princippet lave en PEDOT-film, der har den biofunktionelle gruppe, du måtte være interesseret i,” siger han.
Patrick Wood er en førende og kritisk ekspert på bæredygtig udvikling, grøn økonomi, Agenda 21, 2030 Agenda og historisk teknokrati. Han er forfatter af Technocracy Rising: The Trojan Horse of Global Transformation (2015) og medforfatter til Trilaterals Over Washington, bind I og II (1978-1980) med afdøde Antony C. Sutton.
