Producir y probar MEMS ecoabsorbibles y bioabsorbibles. a, eb-MEMS suspendido con cuatro ataduras que conectan las esquinas del dispositivo a la oblea fuente durante el proceso de producción. b, La integración del dispositivo eb-MEMS con un sustrato polimérico bioabsorbible flexible y circuitos integrados. Recuadro:una ilustración de la integración de dichos dispositivos en la superficie curva del miocardio (es decir, la capa muscular del corazón). c, La disolución de un acelerómetro, como representante de eb-MEMS, en varias etapas. Crédito:Yang et al.
Por lo general, el objetivo clave de los ingenieros electrónicos es desarrollar componentes y dispositivos que sean duraderos y puedan funcionar durante largos períodos de tiempo sin dañarse. Dichos dispositivos requieren materiales resistentes, que en última instancia contribuyen a la acumulación de desechos electrónicos en nuestro planeta.
Investigadores de la Universidad Northwestern y la Universidad de Illinois han estado realizando investigaciones centradas en un tipo de sistema electromecánico (MEMS) completamente diferente:los basados en los llamados "materiales transitorios". Los materiales transitorios son materiales que pueden disolverse, reabsorberse, desintegrarse o desaparecer físicamente de otras formas en tiempos programados y específicos.
Su artículo más reciente, publicado en Nature Electronics , presenta nuevos MEMS basados en materiales totalmente solubles en agua que podrían disolverse en el entorno que los rodea después de períodos de tiempo determinados. En el futuro, estos materiales podrían ayudar a disminuir la cantidad de desechos electrónicos, permitiendo el desarrollo de algunos dispositivos electrónicos que desaparecen espontáneamente cuando ya no se necesitan.
"Este trabajo se basa en nuestros esfuerzos para crear los materiales y las bases de ingeniería para dispositivos electrónicos 'transitorios'", dijo a Tech Xplore John A. Rogers, uno de los investigadores que llevó a cabo el estudio. "Un subconjunto de esta clase de dispositivos transitorios son aquellos capaces de reabsorción en biofluidos o agua subterránea a través de procesos de hidrólisis, hasta productos finales benignos".
En los últimos años, Rogers y su grupo de investigación diseñaron varios materiales que pueden disolverse en el entorno que los rodea. En su trabajo anterior, también demostraron el enorme potencial de estos materiales para crear implantes médicos temporales con capacidades electrónicas digitales.
Por ejemplo, sugirieron el uso de estos materiales para fabricar sensores reabsorbibles que podrían implantarse en el cerebro de pacientes después de una lesión cerebral traumática o después de una cirugía cerebral, para detectar la presión intercraneal. Del mismo modo, destacaron el uso potencial de materiales biorreabsorbibles para crear dispositivos que estimulen el cuerpo desde dentro, como los marcapasos cardíacos (dispositivos implantados que ayudan a los pacientes a recuperarse después de una cirugía cardíaca mediante el control de su ritmo cardíaco).
"Muchos de estos sistemas podrían beneficiarse de las tecnologías MEMS eco/biorreabsorbibles para una función avanzada, una capacidad que no existe en nuestro trabajo anterior en esta área", explicó Rogers. "Nuestros nuevos dispositivos MEMS se caracterizan de manera única por su capacidad para disolverse en entornos acuosos, ya sea en el cuerpo o en el medio ambiente".
Los MEMS creados por este equipo de investigadores están compuestos por diferentes materiales que desaparecen gradualmente, reaccionan lentamente con el agua y finalmente producen residuos inocuos y ecológicos. Estos materiales incluyen polisilicio dopado, nitruro de silicio y un polímero a base de polianhídrido bioabsorbible.
"Fuimos los primeros en presentar ejemplos de dispositivos MEMS transitorios", dijo Rogers. "Visualizamos aplicaciones que van desde implantes temporales, para abordar las necesidades actuales no satisfechas en el cuidado del paciente, hasta monitores ambientales que desaparecen de forma segura después de un período de uso para evitar la necesidad de recuperación. Las aplicaciones militares podrían incluir sistemas sensibles desplegados a distancia, donde la recuperación no deseada por un adversario es motivo de preocupación".
En las pruebas y evaluaciones iniciales, Rogers y su equipo probaron la capacidad de sus materiales para disolverse dentro de pequeños animales mientras se adhieren a los tejidos corporales y obtuvieron resultados muy prometedores. Por lo tanto, su trabajo podría finalmente allanar el camino hacia la fabricación de implantes médicos solubles, sensores ambientales y otros tipos de dispositivos que se beneficiarían de desaparecer de una manera ecológica después de completar tareas específicas.
"En nuestra investigación actual, estamos explorando la posibilidad de integrar estos MEMS eco/bioabsorbibles en varias de nuestras plataformas electrónicas reabsorbibles para crear nuevas clases de tecnologías de implantes temporales", agregó Rogers.
© 2022 Red Ciencia X El primer marcapasos transitorio se disuelve inofensivamente en el cuerpo
