Gli impianti medici avanzano con l'uso di polimeri

L'American Chemical Society (ACS) è più vicina all'uso dell'elettronica nel corpo, per diagnosticare tumori e tenere traccia delle malattie.

Sebbene i veri "cyborg" (in parte umani, in parte esseri robotici) siano fantascienza, i ricercatori stanno compiendo passi verso l'integrazione dell'elettronica con il corpo. Tali dispositivi potrebbero monitorare lo sviluppo del tumore o sostituire i tessuti danneggiati. Ma collegare l'elettronica direttamente ai tessuti umani nel corpo è una sfida enorme. Ora, un team sta segnalando nuovi rivestimenti per componenti che potrebbero aiutarli di più inserirsi facilmente in questo ambiente.

Elettronica nel corpo umano?

I ricercatori presenteranno i loro risultati oggi al Virtual Meeting & Expo dell'American Chemical Society autunno 2020. ACS terrà la riunione fino a giovedì. Contiene più di 6,000 presentazioni su una vasta gamma di argomenti scientifici.

David Martin, PhD e leader dello studio, ha commentato:

“Abbiamo avuto l'idea per questo progetto perché stavamo cercando di interfacciare microelettrodi rigidi e inorganici con il cervello, ma i cervelli sono fatti di materiali organici, salati e vivi.

"Non funzionava bene, quindi abbiamo pensato che ci doveva essere un modo migliore."

I materiali microelettronici tradizionali, come il silicio, l'oro, l'acciaio inossidabile e l'iridio, provocano cicatrici quando vengono impiantati. Per le applicazioni nel tessuto muscolare o cerebrale, i segnali elettrici devono fluire affinché funzionino correttamente, ma le cicatrici interrompono questa attività. I ricercatori hanno pensato che un rivestimento potrebbe aiutare.

"Abbiamo iniziato a esaminare i materiali elettronici organici come i polimeri coniugati che venivano utilizzati in dispositivi non biologici", afferma Martin, che lavora all'Università del Delaware. "Abbiamo trovato un esempio chimicamente stabile che è stato venduto commercialmente come rivestimento antistatico per display elettronici". Dopo i test, i ricercatori hanno scoperto che il polimero aveva le proprietà necessarie per interfacciare l'hardware e il tessuto umano.

“Questi polimeri coniugati lo sono elettricamente attivo, ma sono anche ionicamente attivi ", dice Martin. "I controioni danno loro la carica di cui hanno bisogno, quindi quando sono in funzione, sia gli elettroni che gli ioni si muovono".

Migliorare gli impianti medici con un polimero?

Il polimero, noto come poli (3,4-etilendiossitiofene) o PEDOT, ha migliorato notevolmente le prestazioni degli impianti medici abbassando la loro impedenza da due a tre ordini di grandezza, aumentando così la qualità del segnale e la durata della batteria nei pazienti.

Da allora Martin ha deciso come specializzare il polimero, inserendo diversi gruppi funzionali su PEDOT. L'aggiunta di un sostituente di acido carbossilico, aldeide o maleimmide al monomero di etilendiossitiofene (EDOT) offre ai ricercatori la versatilità per creare polimeri con una varietà di funzioni.

"La maleimmide è particolarmente potente perché possiamo fare sostituzioni chimiche tramite clic per creare polimeri e biopolimeri funzionalizzati", afferma Martin. Mescolando il monomero non sostituito con la versione sostituita dalla maleimmide si ottiene un materiale con molte posizioni in cui il team può attaccare peptidi, anticorpi o DNA.

"Dai un nome alla tua biomolecola preferita e in linea di principio puoi realizzare un film PEDOT che abbia qualunque gruppo biofunzionale a cui potresti essere interessato", dice.

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