A diferencia de las contrapartes inorgánicas como el silicio, Los semiconductores orgánicos pueden operar bajo flexión o estiramiento. Por lo general, una película más delgada puede tener una mayor capacidad de doblarse. Aparte de la flexión, un dispositivo más delgado o más pequeño también puede ofrecer un tiempo de respuesta más rápido, lo cual es particularmente importante para la aplicación del sensor si se necesita información inmediata. Estos sensores ultraflexibles son áreas de investigación muy populares y sus aplicaciones abarcan electrónica, detección inteligente y etc.

Recientemente, un equipo de investigación de la Universidad de Hong Kong (HKU) dirigido por el Dr. Paddy Chan Kwok-leung del Departamento de Ingeniería Mecánica, en colaboración con el Profesor Gilberto Leung Ka-kit (Profesor Tsang Wing-Hing en Neurociencia Clínica) y el Dr. Anderson Tsang Chun-on de Cirugía, y el profesor Xu Aimin del Departamento de Farmacología y Farmacia, han desarrollado un sensor de proteína C reactiva (CRP) integrado en un catéter médico para la detección directa de CRP (Figura 1). Este sensor orgánico tiene un grosor total inferior a un micrómetro (~ 1/50 de cabello humano asiático), lo que puede ahorrar significativamente tiempo para la recolección de muestras y datos, desde actualmente unas pocas horas hasta 10 minutos o menos. En otras palabras, las pruebas y la curación de la inflamación se pueden acelerar 30 veces. La lectura de la señal en tiempo real tiene un gran potencial para permitir a los médicos tomar las acciones necesarias inmediatas.

Este dispositivo electrónico orgánico mecánicamente flexible desarrollado por el equipo del Dr. Chan, como demostración de concepto, es medir la información biológica en tiempo real. Este dispositivo puede detectar el nivel de CRP hasta 1ug / mL, y por tanto más suficiente para desviar el estado de salud de los pacientes. El hallazgo de la investigación se publicó recientemente en la revista Ciencia avanzada .

El nivel de PCR en sangre es un indicador importante que refleja el nivel de inflamación de los pacientes. Actualmente se prueba mediante análisis de sangre que no pueden proporcionar información en tiempo real de los pacientes. Para monitorear continuamente algunos niveles de proteínas o biomarcadores en el cuerpo humano, el enfoque común es realizar análisis de sangre regulares cada cierto período de tiempo. Sin embargo, todavía se necesitarían horas o más para completar una prueba y no se puede proporcionar información en tiempo real. El dispositivo orgánico actual desarrollado por el equipo del Dr. Chan puede medir la información biológica en tiempo real con muy poco volumen de muestra.

En el pasado, desarrollar un dispositivo ultrafino de menos de 1 mm (~ 1/50 de cabello humano asiático) de grosor para permitir una aplicación flexible y conforme, sus fabricaciones fueron muy desafiantes. Estos dispositivos ultrafinos son fáciles de arrugar y romper durante los procesos de deposición y transferencia. La deposición de la capa de encapsulación para proteger el dispositivo en condiciones de funcionamiento extremas, como alta temperatura, humedad, y etc. es otro obstáculo.

El sensor CRP desarrollado por el equipo de investigación de HKU es solo un ejemplo para demostrar el concepto de dispositivos ultrafinos. Otros sensores como neurotransmisores, y también se pueden utilizar sensores de bacterias. Aparte de la alta sensibilidad y el tiempo de respuesta rápido, Otro gran logro de este dispositivo sensor ultrafino y ultraflexible es su compatibilidad con los procesos de esterilización estándar adaptados en los hospitales. El equipo del Dr. Chan ha desarrollado una capa de encapsulación CTYOP "similar a una cápsula" que permite que el dispositivo resista alta presión, ambiente de temperatura y humedad. Usando una cápsula CYTOP con solo 250 nm, este dispositivo puede soportar agua hirviendo o vapor caliente durante más de 30 minutos sin mostrar una degradación del rendimiento (Figura 2). Esta compatibilidad de esterilización hace que el dispositivo sea una herramienta adecuada para ser utilizada junto con instrumentos quirúrgicos en la sala de operaciones que requiere un entorno aséptico.

Para transferir los sensores a diferentes dispositivos médicos, un doctorado estudiante del equipo del Dr. Chan, Sr. Ji Xudong, adaptó un sustrato de plástico de doble capa hidrófilo-hidrófobo que puede desprenderse fácilmente del soporte de vidrio una vez en contacto con el agua. Estas propiedades flotantes hacen que la transferencia de los sensores a diferentes sustratos u objetos sea mucho más simple y, lo que es más importante, el dispositivo no muestra degradación del rendimiento después de la transferencia entre diferentes sujetos (Figura 3).

En el futuro, El Dr. Chan y su equipo mejorarán aún más la capacidad de detección de los dispositivos integrando neurotransmisores y sensores de presión en el catéter. El equipo también desarrollará una plataforma de sensores para las pruebas clínicas en animales. Aparte del sensor de PCR para la sangre, el equipo también planea medir otros biomarcadores, especialmente los neurotransmisores u otra información del líquido cefalorraquídeo que puede proporcionar información valiosa en tiempo real de los pacientes que sufren de traumatismos craneoencefálicos o accidentes cerebrovasculares. El equipo de HKU Engineering and Medicine también tiene como objetivo desarrollar un sistema de big data para medir y monitorear continuamente información valiosa biomédica del cerebro u otras partes del cuerpo. Una vez que los datos estén disponibles mediante la utilización de estos sensores de bajo costo, el equipo espera que las señales medidas en tiempo real permitan a los médicos tomar medidas inmediatas para curar a los pacientes.