Un equipo de investigación dirigido por el profesor Sei Kwang Hahn y el Dr. Tae Yeon Kim del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH) utilizó nanocables de oro para desarrollar un dispositivo sensor portátil integrado que mide y procesa eficazmente dos biotecnologías. -señales simultáneamente. Los resultados de su investigación aparecieron en Materiales avanzados. .
Los dispositivos portátiles, disponibles en diversas formas, como accesorios y parches, desempeñan un papel fundamental en la detección de señales físicas, químicas y electrofisiológicas para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades. Los avances recientes en la investigación se centran en el diseño de dispositivos portátiles capaces de medir múltiples señales biológicas al mismo tiempo.
Sin embargo, un desafío importante han sido los diferentes materiales necesarios para cada medición de señal, lo que provoca daños en la interfaz, una fabricación compleja y una estabilidad reducida del dispositivo. Además, estos variados análisis de señales requieren sistemas y algoritmos de procesamiento de señales adicionales.
El equipo abordó este desafío utilizando nanocables de oro (Au) de diversas formas. Si bien los nanocables de plata (Ag), conocidos por su extrema delgadez, ligereza y conductividad, se usan comúnmente en dispositivos portátiles, el equipo los fusionó con oro. Inicialmente, desarrollaron nanocables de oro a granel recubriendo el exterior de los nanocables de plata, suprimiendo el fenómeno galvánico.
Posteriormente, crearon nanocables de oro huecos grabando selectivamente la plata de los nanocables recubiertos de oro. Los nanocables de oro a granel respondieron sensiblemente a las variaciones de temperatura, mientras que los nanocables de oro huecos mostraron una alta sensibilidad a cambios mínimos de tensión.
Luego, estos nanocables se modelaron sobre un sustrato hecho de polímero de estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS), perfectamente integrados sin separaciones. Aprovechando dos tipos de nanocables de oro, cada uno con propiedades distintas, diseñaron un sensor integrado capaz de medir tanto la temperatura como la tensión.
Además, diseñaron un circuito lógico para el análisis de señales, utilizando el factor de calibre negativo resultante de la introducción de corrugaciones a escala micrométrica en el patrón. Este enfoque condujo a la creación exitosa de un sistema de dispositivo portátil inteligente que no solo captura sino que también analiza señales simultáneamente, todo ello utilizando un único material de Au.
Los sensores del equipo mostraron un rendimiento notable en la detección de temblores musculares sutiles, la identificación de patrones de latidos del corazón, el reconocimiento del habla a través de los temblores de las cuerdas vocales y el seguimiento de los cambios en la temperatura corporal. En particular, estos sensores mantuvieron una alta estabilidad sin causar daños a las interfaces de los materiales. Su flexibilidad y excelente capacidad de estiramiento les permitieron adaptarse a la piel curvada sin problemas.
El profesor Sei Kwang Hahn afirmó:"Esta investigación subraya el potencial para el desarrollo de una plataforma bioelectrónica futurista capaz de analizar una amplia gama de bioseñales". Y añadió:"Vislumbramos nuevas perspectivas en diversas industrias, incluida la atención médica y los sistemas electrónicos integrados".
Más información: Tae Yeon Kim et al, Dispositivos portátiles inteligentes multifuncionales que utilizan circuitos lógicos de nanocables de oro monolíticos, Materiales avanzados (2023). DOI:10.1002/adma.202303401
Información de la revista: Materiales avanzados
Proporcionado por la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang
