تصور کنید که یک دستگاه بیوالکترونیک کوچک در زیر پوست شما کاشته شده است که می‌تواند به طور مداوم علائم حیاتی شما را کنترل کند، داروها را به طور دقیق تحویل دهد یا حتی عضلات و اعصاب شما را برای درمان شرایط مختلف تحریک کند. حال تصور کنید پس از یک دوره از پیش برنامه‌ریزی شده، این دستگاه به سادگی حل شود، ماموریت آن کامل شود و هیچ اثری در بدن شما باقی نماند. بدون نیاز به جراحی برای بیرون کشیدن آن، بدون خطر عوارض طولانی مدت، این ابزار قادر خواهد بود تا مشکل بیمار را رفع کند و فقط به صورت موقت در بدن بماند.
قطعات الکترونیکی تجزیه‌پذیر را می‌توان برای مقاصد پزشکی وارد بدن کرد
آنچه که خواندید، یک تصویر وسوسه‌انگیز از فناوری الکترونیک قابل جذب زیستی است، زمینه‌ای پیشرفته که به دنبال ایجاد ایمپلنت‌های پزشکی از موادی است که می‌توانند به طور بی‌ضرری تجزیه شده و پس از کار در یک بازه زمانی مفید و مشخص جذب بدن شوند. با حذف نیاز به جراحی، چنین دستگاه‌های موقتی می‌توانند درمان بیماری‌هایی از جمله بهبود زخم و صرع را متحول کنند. آن‌ها می‌توانند عصر جدیدی از پزشکی دقیق را آغاز کنند که در آن دستگاه خود نوعی “داروی الکترونیکی” است که فقط برای مدت زمان مورد نظر وجود دارد.
اما طراحی دستگاه‌هایی که بتوانند به طور قابل اعتماد در محیط خشن بدن انسان کار کنند و سپس محو شوند، کار ساده‌ای نیست. یک چالش کلیدی توسعه ماده‌ای محصور کننده است که می‌تواند قطعات الکترونیکی را در برابر رطوبت و تخریب برای یک دوره زمانی قابل کنترل قبل از تجزیه شدن محافظت کند. این بسته‌بندی باید به عنوان مانع رطوبت برای تمام طول عمر دستگاه عمل کند، اما پس از آن به طور نامحدود در بدن باقی نماند. مواد متعارف برای این کار مناسب نیستند.
برای مثال، پلیمرها را می‌توان به راحتی به لایه‌های نازک تبدیل کرد، اما معمولا اجازه می‌دهند آب به آرامی در قطعات الکترونیکی نفوذ کند و زودتر از موعد خراب شوند. مواد معدنی مانند دی‌اکسید سیلیکون موانع بسیار خوبی هستند اما معمولاً سفت و سخت هستند و برای ساخت به دماهای بالا نیاز دارند که تطبیق‌پذیری آن‌ها را محدود می‌کند.
به تازگی یک تیم تحقیقاتی چند رشته‌ای برای این مشکل راه‌کاری ارائه کرده‌اند. براساس مقاله‌ای که در نشریه Advanced Materials به چاپ رسیده است محققان از چند لایه بسیار نازک از جنس اکسی‌نیترید سیلیکون (SiON) و یک پلیمر قابل جذب زیستی به نام پلی آنیدرید (PA) استفاده کردند تا ساختار انعطاف‌پذیر به دست آید که سدی در برابر رطوبت است. این ساختار لایه نازک با چیدمان چندین لایه تشکیل شده و از این طریق یک مسیر پر پیچ و خم برای نفوذ آب ایجاد می‌کنند که سدی در برابر رطوبت است.
این گروه معتقداند این فناوری را می‌توان برای محافظت از قطعات الکترونیکی نظیر LED درون بدن استفاده کرد. آن‌ها پیش‌بینی می‌کنند طی ۵ سال آینده این فناوری وارد آزمون‌های بالینی شود.
