Semicondutores 3D flexíveis controlarão órgãos vivos dentro de chips

Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/06/2023

Os semicondutores são flexíveis, esticáveis, conformáveis e transparentes.
[Imagem: Thanh-An Truong et al. - 10.1002/adfm.202211781]

Eletrônica flexível 3D

Uma nova técnica para criar sistemas eletrônicos flexíveis e depositados em materiais ultrafinos promete dar um novo impulso à automação dos biochips, ao controle dos órgãos em um chip e à automação dos dispositivos microfluídicos em geral.

O processo, que permite que estruturas 3D elásticas inteiras funcionem como um semicondutor, baseia-se na tradicional litografia, usada pela indústria eletrônica.

Thanh-An Truong e colegas da Universidade de Nova Gales do Sul, na Austrália, demonstraram sua inovação fabricando circuitos funcionais com semicondutores como carbeto de silício e nitreto de gálio, todos na forma de nanomembranas muito finas e flexíveis aplicadas em um substrato de polímero.

Essas membranas semicondutoras fornecem funcionalidades de detecção (sensores), gravação e estimulação, mesmo quando estão esticadas e torcidas em qualquer forma 3D concebível.

"Você pode cultivar órgãos de células 3D que imitam os órgãos de um corpo real, mas também precisamos desenvolver eletrodos 3D para ajudar a facilitar o funcionamento do órgão no chip," disse o professor Hoang-Phuong Phan. "Nosso processo permite que um sistema eletrônico seja criado em uma membrana que pode ser esticada em qualquer forma 3D ao redor do órgão no chip."

• Materiais vivos artificiais mais perto da realidade

Protótipos de demonstração da tecnologia.
[Imagem: Thanh-An Truong et al. - 10.1002/adfm.202211781]

Usos biomédicos

A grande vantagem do tipo de semicondutor usado pela equipe é que eles não absorvem a luz visível, o que permite que os cientistas continuem observando o que está acontecendo dentro do chip microfluídico, onde ficam as células que compõem os órgãos artificiais, por exemplo.

Para esta aplicação, os pesquisadores acreditam que sua inovação pode se tornar um produto comercial dentro de três a cinco anos, embora pretendam melhorar ainda mais o dispositivo e integrar componentes adicionais, como a comunicação e a alimentação sem fios.

Outra área focada pela equipe envolve a utilização da tecnologia em sistemas de monitoramento de saúde vestíveis, permitindo melhorar significativamente a qualidade do monitoramento, diagnóstico e terapia.

Os pesquisadores também propõem que seu novo material seja desenvolvido para criar dispositivos biomédicos implantáveis, onde o sistema elétrico pode monitorar e influenciar sinais dos neurônios em tempo real.

Embora estimem que esta última aplicação ainda esteja em um horizonte de 10 anos adiante, os pesquisadores já estão planejando testes com o objetivo de ajudar pessoas com epilepsia, um distúrbio neurológico em que explosões repentinas e descontroladas de atividade elétrica no cérebro podem causar convulsões.

"Se pudermos criar um dispositivo eletrônico implantável que possa detectar esses padrões anormais, ele também poderá ser usado para aplicar estimulação elétrica para contornar a convulsão," disse o professor Phan.

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