Son teknolojiler, implant edilebilir biyomedikal cihazların hem tanıda hem tedavide kullanılmasını mümkün kılıyor; ancak bugüne dek geliştirilen sistemlerin çoğu sert elektronik bileşenlere dayandığı için doku hasarı ve iltihap riski taşıyordu. Kyung Hee Üniversitesi, Sungkyunkwan Üniversitesi ve paydaş enstitülerden araştırmacılar, devrelerde akım akışını düzenleyen, hem esnek hem de biyouyumlu bir organik transistör tasarladı. Nature Electronics’te yayımlanan makale, cihazın son derece ince yarı iletken lifler ile biyouyumlu kompozit elastik malzemenin bir arada kullanıldığı bir mimariye dayandığını ortaya koyuyor.
ESNEK VE DAYANIKLI
Ekip, insan derisi gibi uzayabilen “özünde gerilebilir” yarı iletkenlere odaklanan uzun soluklu çalışmalarının ardından, endüstriyel sınıf elastomerlerin uzun vadeli implantasyonda biyouyumluluk sınırlamasını aşmak için malzemeyi temelden yeniden düşündü. Yüksek performanslı yarı iletken polimer DPPT-TT ile tıbbi sınıf bromlu izobutilen-izopren kauçuğu (BIIR) birleştirildi; klasik vulkanizasyonla elastik ve biyouyumlu bir matrise gömülü yarı iletken nanolif ağı elde edildi. Bu yapı, kararlı yük iletimi ile olağanüstü mekanik yumuşaklığı bir arada sunuyor. İlk testlerde transistörün yüzde 50’ye kadar esnediği ve normal çalışmasını sürdürürken 10.000 esneme döngüsüne dayandığı bildirildi.
VÜCUTTA GÜVENLİ PERFORMANS
Cihazın elektrotları, vücut sıvılarında kimyasal olarak kararlı ve aşınmaya dirençli gümüş ve altından çift katmanlı olarak tasarlandı. Biyolojik performans ve güvenliği değerlendirmek için transistörler farelerin derisi altına yerleştirildi. Transistör, dokulara uyum sağladı; biyolojik sıvı temasında bozulmaya direnç gösterdi. İmplantasyondan 30 gün sonra inflamasyon veya fibrotik kapsüllenme görülmedi; hem in vitro hem in vivo güvenlik metrikleri olumlu kaydedildi. Araştırma ekibi, mantık kapıları ve aktif matris dizileriyle entegrasyonu da göstererek platformun ölçeklenebilirliğini doğruladı.
UYGULAMA ALANLARI GENİŞ
Yumuşak ve biyouyumlu transistör, geniş bir elektronik yelpazede kullanılabilecek nitelikte: Fizyolojik süreçleri gerçek zamanlı izleyen biyosensörler; ilacı hedefe ve doza duyarlı biçimde ileten akıllı implantlar; beyni robotik uzuvlara bağlayan gelişmiş protez sistemleri; hatta yeni nesil tüketici elektroniği çözümleri. Esnek yapı, doku mekanikleriyle uyumlu çalışarak uzun vadeli kullanımda rahatlık ve güvenlik vaat ediyor.
SONRAKİ ADIMLAR PLANLI
Araştırma planı iki kulvarda ilerliyor: Donanım tarafında transistör performansı ve ölçeklenebilirliğinin artırılması, bellek-içi mantık gibi karmaşık devre mimarilerine entegrasyon; biyomedikal tarafta ise uzun vadeli güvenlik ve güvenilirliği doğrulayacak genişletilmiş canlı organizma çalışmaları. Ekip ayrıca, beyinden esinli implante edilebilir cihazlar üzerinde duruyor: Vücut içi ortamı algılayan, toplanan verilerle öngörü üreten, enerji tasarruflu ve yapay zekâ destekli sistemler. Nihai vizyon; donanım gelişmelerinin yapay zekâ yazılımlarıyla birleştiği, kendi kendine öğrenen implante edilebilir elektronikler.
