Δημιουργήθηκε ένα πρωτοποριακό τρανζίστορ για ιατρικές βιοηλεκτρονικές συσκευές

Επιστήμονες και μηχανικοί στις ΗΠΑ, με επικεφαλής Έλληνα μεταδιδακτορικό ερευνητή, ανέπτυξαν ένα καινοτόμο τρανζίστορ ιόντων για χρήση σε βιοηλεκτρονικές συσκευές.

Το νέο τρανζίστορ επιτρέπει την ανίχνευση και την επεξεργασία σε πραγματικό χρόνο των σημάτων του σώματος, κάτι σημαντικό για τη δημιουργία βιοηλεκτρονικών συσκευών με εφαρμογές στον εγκέφαλο και σε άλλα μέρη του σώματος.

Όλο και συχνότερα, η ιατρική -ιδίως η νευρολογία και η νευροεπιστήμη- βασίζουν τις προόδους τους σε ηλεκτρονικά συστήματα ικανά να προσλαμβάνουν, να επεξεργάζονται και να αλληλεπιδρούν με βιολογικά συστήματα. Αυτά τα βιοηλεκτρονικά συστήματα, τα οποία χρησιμοποιούνται τόσο για την καλύτερη κατανόηση του οργανισμού όσο και για τη θεραπεία ασθενειών, χρειάζονται εξαρτήματα που να μπορούν να παρακολουθήσουν τα σήματα του σώματος.

Στον πυρήνα τέτοιων βιοηλεκτρονικών συστημάτων βρίσκονται τα τρανζίστορ. Όμως, μέχρι σήμερα οι επιστήμονες δεν έχουν καταφέρει να φτιάξουν τρανζίστορ που να πληρούν όλες τις απαραίτητες προϋποθέσεις για χρήση μέσα στο ανθρώπινο σώμα, όπως να είναι ασφαλή, αξιόπιστα, γρήγορα και ανθεκτικά για μεγάλο χρονικό διάστημα λειτουργίας.

Οι συνεργαζόμενοι ερευνητές της Σχολής Μηχανικών & Εφαρμοσμένων Επιστημών, του Ιατρικού Κέντρου, του Τμήματος Νευρολογίας και του Ινστιτούτου Γονιδιωματικής Ιατρικής του Πανεπιστημίου Κολούμπια της Νέας Υόρκης, με επικεφαλής τον δρα Γιώργο Σπυρόπουλο και τον επίκουρο καθηγητή Ντιόν Κονταγκόλι του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Science Advances», ανέπτυξαν το πρώτο βιοσυμβατό τρανζίστορ ιόντων, που είναι αρκούντως γρήγορο για την ανίχνευση και επεξεργασία σε πραγματικό χρόνο των σημάτων στον εγκέφαλο.

Το οργανικό ηλεκτροχημικό τρανζίστορ (IGT), που λειτουργεί μέσω της κίνησης ιόντων μέσα σε αγώγιμο κανάλι από πολυμερές υλικό, παρέχει μια μικροσκοπική και μαλακή διεπαφή με το ανθρώπινο δέρμα. Χάρη στο νέο τρανζίστορ, από πλήρως βιοδιασπώμενα υλικά, είναι πλέον δυνατό να κατασκευασθούν ασφαλέστερες, μικρότερες και «εξυπνότερες» βιοηλεκτρονικές συσκευές, όπως διεπαφές εγκεφάλου-μηχανής (υπολογιστή), ηλεκτρονικά που φοριούνται στο σώμα και θεραπευτικές συσκευές που εμφυτεύονται στο σώμα.

Τα παραδοσιακά τρανζίστορ από πυρίτιο που έχουν δοκιμασθεί σε βιοηλεκτρονικές συσκευές πρέπει να ενθυλακώνονται προσεκτικά, ώστε να μην έρχονται σε επαφή με τα σωματικά υγρά για την ασφάλεια τόσο του ανθρώπου όσο και της συσκευής. Αυτό κάνει τα εν λόγω τρανζίστορ και τις βιοηλεκτρονικές συσκευές τους να είναι πιο ογκώδεις και άκαμπτες.

Από την άλλη, τα εύκαμπτα τρανζίστορ από πλαστικό δεν είναι αρκετά γρήγορα για να αξιοποιηθούν σε εφαρμογές νευροφυσιολογίας. Το νέο τρανζίστορ θεωρείται ανώτερο από τα προϋπάρχοντα και θα είναι ευκολότερο να αξιοποιηθεί στη βιοϊατρική.

Ο Γιώργος Σπυρόπουλος αποφοίτησε από το Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών του Πανεπιστημίου Κρήτης και πήρε το διδακτορικό του από το γερμανικό Πανεπιστήμιο Φρίντριχ Αλεξάντερ Ελρλάνγκεν-Νυρεμβέργης. Η μεταδιδακτορική έρευνα του στις ΗΠΑ εστιάζεται στη «μεταφραστική νευρο-ηλεκτρονική» και συγκεκριμένα στην ανάπτυξη συσκευών νευρωνικών διεπαφών με βάση τα οργανικά ηλεκτρονικά.

Πηγή