Poslednjih godina, inženjeri elektronike su razvili širok spektar nosivih i implantabilnih uređaja koji mogu da detektuju i snimaju biološke signale. Ovi uređaji mogu pomoći da se prate različiti fiziološki procesi, kao što su otkucaji srca, arterijski puls, obrasci spavanja ili sagorene kalorije tokom dana, što može biti dragoceno i za sport i za aplikacije vezane za zdravstvenu zaštitu.
Organski elektrohemijski tranzistori (OECT), elektronske komponente zasnovane na fleksibilnim organskim materijalima koji mogu da pojačaju biološke signale, pokazali su se obećavajućim za razvoj nosivih tehnologija koje prate suptilnije signale vezane za zdravlje. Na primer, ovi fleksibilni tranzistori bi mogli da pokupe informacije o nivoima glukoze, laktata, kortizola i pH, kao i neurotransmiterima i metabolitima, što bi moglo biti veoma korisno za dijagnostikovanje ili praćenje specifičnih zdravstvenih stanja.
Uprkos prednostima OECT-a, podaci koje prikupljaju takođe moraju da se prenesu na spoljne uređaje, što podrazumeva korišćenje bežičnih komunikacionih kola. Ova kola se obično zasnivaju na neorganskim i krutim materijalima, koji mogu povećati veličinu i debljinu uređaja, dok smanjuju njihovu mehaničku fleksibilnost.
Istraživači sa Korejskog instituta za nauku i tehnologiju (KIST) nedavno su razvili novi bežični uređaj koji može pratiti različite biomarkere, uključujući nivoe glukoze, laktata i pH. Ovaj uređaj, predstavljen u radu u Nature Electronics, efikasno integriše komponente zasnovane na organskim i neorganskim materijalima, što rezultira dobrim performansama i odličnom mehaničkom stabilnošću, sa ukupnom debljinom od 4 μm.
„Izveštavamo o ultratankom organsko-neorganskom uređaju za bežično optičko praćenje biomarkera, kao što su glukoza u znoju i glukoza, laktat i pH u fiziološkom rastvoru puferovanom fosfatom“, napisali su Kiung Ieun Kim, Joohiuk Kang i njihove kolege u svom radu. „Prilagođeni sistem integriše organski elektrohemijski tranzistor i skoro infracrvenu neorgansku diodu koja emituje mikro svetlost na tankoj parilenskoj podlozi.
Uređaj koji su razvili Kim, Kang i njihove kolege sastoji se od OECT biohemijskih senzora integrisanih sa neorganskim diodama koje emituju mikro svetlost (μLED). Tim je proizveo OECT senzore uzorkom zlatnih elektroda i polimerne mešavine dva jonomera (PEDOT:PSS) na ultratankom parilenskom supstratu.
Senzor je zatim povezan sa μLED na bazi neorganskih materijala. OECT mogu da otkriju specifične biomarkere, pošto se struja koja teče kroz njih menja u zavisnosti od koncentracije ovih biomarkera u okolini senzora. Promene u struji OECT kanala zauzvrat moduliraju svetlost koja zrači iz μLED, omogućavajući uređaju koji se može nositi da prati biomarkere.
„Struja kanala tranzistora se menja u skladu sa koncentracijom biomarkera, što menja zračenje od svetleće diode kako bi se omogućilo praćenje biomarkera“, napisali su Kim, Kang i njihove kolege. „Kombinujemo uređaj sa elastomernim baterijskim kolom da bismo napravili zakrpu koja se može nositi. Takođe pokazujemo da se sistem može koristiti za analizu slike u bliskoj infracrvenoj grani.“
U početnim testovima, uređaj za praćenje biomarkera debljine 4 μm postigao je veoma obećavajuće rezultate, pokazujući visoku transkonduktivnost (g m ) od 15 mS i odličnu mehaničku stabilnost. Tim je otkrio da bi uređaj takođe mogao da se koristi za analizu infracrvenih slika i za predviđanje koncentracije glukoze, laktata i pH sa ovih slika.
U budućnosti, novi uređaj bi mogao biti testiran i dalje poboljšan, potencijalno doprinoseći razvoju novih medicinskih tehnologija. Uređaj bi se takođe mogao prilagoditi tako da ga napajaju meke baterije ili solarne ćelije, što bi rezultiralo potpuno bez čipova senzorskog sistema.
