Crean circuitos electrónicos solubles en agua o en el cuerpo

Científicos estadounidenses han creado diminutos circuitos electrónicos que se disuelven en el agua o en los fluidos corporales y podrían utilizarse tanto en dispositivos médicos como para la detección de cambios ambientales, según un artículo que publicaba el pasado viernes la revista Science.

«Estos dispositivos son el polo opuesto de los electrónicos convencionales cuyos circuitos integrados se diseñan para la estabilidad física y electrónica de largo plazo», explicó Fiorenzo Omenetto, un doctorado de la Universidad de Pavia con una cátedra en la Escuela de Ingeniería de la Universidad Tufts (Massachusetts).

Por su parte, John Rogers, de la Universidad de Illinois, describió la tecnología como «electrónica transitoria, que consiste en artefactos diseñados para desaparecer físicamente de una forma controlada y programada, y que abren oportunidades de aplicación completamente diferentes». La nueva clase de circuitos, que están compuestos de siliconas y seda, promete una nueva generación de implantes médicos que ya no será necesario extirpar quirúrgicamente, y detectores ambientales y artefactos electrónicos que en lugar de sumarse a la basura se añadan al compost.

«Las aplicaciones diferentes que tenemos en mente requieren diferentes marcos de tiempo», explicó Rogers, al afirmar que «un implante médico diseñado para combatir infecciones potenciales en una incisión quirúrgica es necesario sólo durante un par de semanas». Pero, agregó, un artefacto electrónico que se use en la casa o en la oficina quizá uno quiera tenerlo varios años. «La capacidad de usar la ciencia de materiales para la ingeniería en marcos de tiempo determinados se convierte en un aspecto crucial del diseño”, subrayó.

Los artefactos de electrónica transitoria demostrados por los investigadores en las dos universidades usan, como semiconductores, electrodos e interconexiones de magnesio, dieléctricos de entrada y entre capas de óxido de magnesio, con hojas muy finas de silicona llamadas nanomembranas. La silicona se disuelve en los fluidos corporales pero a niveles que son tan lentos que las fichas convencionales de siliconas tardarían cientos de años en desaparecer. En cambio las nanomembranas son tan delgadas que se disuelven en pocos días o semanas en unas pocas gotas de agua y, sin embargo, tienen el espesor suficiente como para capacitar artefactos semicondutores de alta calidad, tales como transistores, diodos y otros.

Los artefactos están encapsulados en capas de seda tomada de los capullos del gusano, disuelta y recristalizada. Mediante un control cuidadoso de la estructura cristalina de la seda los investigadores pueden controlar la disolución, y de esa manera ajustar la duración de un artefacto transitorio para la aplicación deseada, según la investigación. Los períodos de disolución van desde unos pocos minutos a días, semanas, meses, y potencialmente años, dependiendo todo de la cápsula de seda.

El equipo de investigadores, en el que también participan científicos de la Universidad Northwestern, además de la Universidad Tufts y la Universidad de Illionis, ha construido ya transistores, diodos, bobinas de energía inalámbrica, sensores de temperatura y tensión, fotodetectores, células solares, osciladores y antenas de radio, e incluso una cámara digital de 64 píxeles. En el trabajo, financiado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada del Departamento de Defensa de EE.UU., los científicos probaron con éxito un artefacto biodegradable colocado sobre incisiones quirúrgicas en ratas para detectar y prevenir la infección bacteriana.