Naukowcy stworzyli jadalny tranzystor. Czeka nas rewolucja w elektronice?

Jadalna elektronika to nowatorska technologia, która znajduje coraz szersze zastosowanie w medycynie. Opracowano już elektroniczne kapsułki i sensory, które można połknąć, a które po dostaniu się do organizmu monitorują stan zdrowia pacjenta, przesyłając informacje na temat np. układu pokarmowego czy temperatury ciała. 

Technologia ta zmienia podejście do diagnostyki i leczenia, pozwalając na mniej inwazyjne badania oraz dokładniejszą kontrolę chorób. Jadalna elektronika może być wykorzystywana w monitorowaniu przewlekłych schorzeń, wykrywaniu wczesnych objawów chorób oraz w dostarczaniu leków w precyzyjny sposób do określonych miejsc w organizmie.

Obejrzyj w

Pierwszy jadalny tranzystor 

Jadalne komponenty elektroniczne, takie jak baterie, akumulatory czy roboty nie są niczym nowym. Naukowcy z Włoch i Serbii opracowali jednak pierwszy jadalny tranzystor, który otwiera zupełnie nowe możliwości w konstruowaniu elektroniki. Szczegóły opisano w czasopiśmie naukowym Advanced Science. 

Zespół badaczy opracował tranzystory OFET (Organic Field-Effect Transistors) wykonane wyłącznie z jadalnych materiałów, gdzie półprzewodnikiem była ftalocyjanina miedzi (CuPc). Konstrukcja korzystała z elektrod z inertnego srebra i złota, które są dopuszczone do spożycia (E174 i E175). Substratem i warstwą dielektryczną początkowo był parylen-C, jednak jego jadalność nie została zatwierdzona, więc zastąpiono go etylocelulozą (EC), szeroko używaną w przemyśle spożywczym (E462). Badania wykazały, że EC, mimo mniejszej przewodności niż parylen-C, nadal pozwala na skuteczne działanie tranzystorów. 

Naukowcy skupili się na wymianie dielektryka na jadalny składnik, wykorzystując chitozan z gliceryną jako elektrolit, co umożliwia pracę tranzystorów przy niskim napięciu, istotnym dla zastosowań medycznych, takich jak monitoring układu pokarmowego. Testy wykazały, że tranzystory te, o parametrach zbliżonych do klasycznych tranzystorów OFET, zapewniały stabilność działania przez ponad rok. Wszystkie użyte materiały – złoto, srebro, EC, gliceryna i chitozan – są uznane za bezpieczne do spożycia, choć wymagane są dalsze badania nad toksycznością tuszów zawierających nanocząstki złota i srebra.

Rewolucja w elektronice

W opublikowanym badaniu zaproponowano zastosowanie ftalocyjaniny miedzi (CuPc), używanej w kosmetykach, jako półprzewodnika w jadalnej elektronice. CuPc cechuje się niską biodostępnością i ograniczoną rozpuszczalnością w wodzie, ślinie oraz płynach żołądkowych, co czyni go obiecującym materiałem do bezpiecznego spożycia przez ludzi. Badacze zwracają uwage, że przez 15 lat stosowania CuPc w pastach wybielających nie zgłoszono negatywnych reakcji u ludzi, a jego bezpieczna dzienna dawka spożycia wynosi maksymalnie 2 mg (czyli ok. 25 tys. krotnie więcej niż ilość potrzebna do stworzenia tranzystora).

W trakcie badań opracowano w pełni jadalne tranzystory EGOFET z niskim napięciem pracy (<1 V), które charakteryzują się długą stabilnością działania. Tranzystory mogą znaleźć zastosowanie w zaawansowanych jadalnych mikroprocesorach dla przemysłu spożywczego i medycznego.

foto: Adobe Stock