Geïmplanteerde niet-organische elektronische apparaten worden doorgaans door het menselijk lichaam afgewezen als een vreemde indringer, maar nieuwe ontdekkingen in de chemische wetenschap beloven het lichaam te misleiden om ze te accepteren. Welkom bij de 'Borg'. ⁃ TN-editor
De American Chemical Society (ACS) is dichter bij het gebruik van elektronica in het lichaam om tumoren te diagnosticeren en ziektes op te sporen.
Hoewel echte 'cyborgs' (deels menselijke, deels robotachtige wezens) sciencefiction zijn, ondernemen onderzoekers stappen om elektronica in het lichaam te integreren. Dergelijke apparaten kunnen de ontwikkeling van tumoren controleren of beschadigde weefsels vervangen. Maar elektronica rechtstreeks verbinden met menselijke weefsels in het lichaam is een enorme uitdaging. Nu rapporteert een team nieuwe coatings voor componenten die hen meer zouden kunnen helpen passen gemakkelijk in deze omgeving.
Elektronica in het menselijk lichaam?
De onderzoekers presenteren hun resultaten vandaag op de American Chemical Society Fall 2020 Virtual Meeting & Expo. ACS houdt de bijeenkomst tot en met donderdag. Het bevat meer dan 6,000 presentaties over een breed scala aan wetenschappelijke onderwerpen.
David Martin, PhD en studieleider, merkte op:
“We kwamen op het idee voor dit project omdat we probeerden om starre, anorganische micro-elektroden met de hersenen te verbinden, maar hersenen zijn gemaakt van organische, zoute, levende materialen.
"Het werkte niet goed, dus we dachten dat er een betere manier moest zijn."
Traditionele micro-elektronische materialen, zoals silicium, goud, roestvrij staal en iridium, veroorzaken bij implantatie littekens. Voor toepassingen in spier- of hersenweefsel moeten elektrische signalen stromen om ze goed te laten werken, maar littekens onderbreken deze activiteit. De onderzoekers redeneerden dat een coating zou kunnen helpen.
"We begonnen te kijken naar organische elektronische materialen zoals geconjugeerde polymeren die werden gebruikt in niet-biologische apparaten", zegt Martin, die aan de University of Delaware werkt. "We hebben een chemisch stabiel exemplaar gevonden dat in de handel werd verkocht als antistatische coating voor elektronische beeldschermen." Na het testen ontdekten de onderzoekers dat het polymeer de eigenschappen had die nodig zijn om hardware en menselijk weefsel te koppelen.
“Deze geconjugeerde polymeren zijn dat wel elektrisch actief, maar ze zijn ook ionisch actief ”, zegt Martin. "Tegenionen geven ze de lading die ze nodig hebben, dus als ze in bedrijf zijn, bewegen zowel elektronen als ionen rond."
Medische implantaten verbeteren met een polymeer?
Het polymeer, bekend als poly (3,4-ethyleendioxythiofeen) of PEDOT, verbeterde de prestaties van medische implantaten drastisch door hun impedantie twee tot drie ordes van grootte te verlagen, waardoor de signaalkwaliteit en de levensduur van de batterij bij patiënten werden verlengd.
Martin heeft sindsdien bepaald hoe hij het polymeer moet specialiseren door verschillende functionele groepen op PEDOT te zetten. Door een carbonzuur-, aldehyde- of maleïmidesubstituent toe te voegen aan het ethyleendioxythiofeen (EDOT) -monomeer, krijgen de onderzoekers de veelzijdigheid om polymeren te maken met een verscheidenheid aan functies.
"De maleïmide is bijzonder krachtig omdat we klikchemische substituties kunnen doen om gefunctionaliseerde polymeren en biopolymeren te maken", zegt Martin. Het mengen van ongesubstitueerd monomeer met de maleïmide-gesubstitueerde versie resulteert in een materiaal met veel locaties waar het team peptiden, antilichamen of DNA kan hechten.
"Noem je favoriete biomolecuul, en je kunt in principe een PEDOT-film maken met elke biofunctionele groep waarin je misschien geïnteresseerd bent", zegt hij.
Patrick Wood is een toonaangevende en kritische expert op het gebied van duurzame ontwikkeling, groene economie, Agenda 21, 2030 Agenda en historische technocratie. Hij is de auteur van Technocracy Rising: The Trojan Horse of Global Transformation (2015) en co-auteur van Trilaterals Over Washington, Volumes I en II (1978-1980) met wijlen Antony C. Sutton.
