Dentifricio (Pixabay foto) - www.biomedicalcue.it
La nuova frontiera dell’elettronica e della medicina: il nuovo progetto punta allo sviluppo di transistor commestibili.
Negli ultimi anni, il campo dell’elettronica ha subito una trasformazione significativa, con l’introduzione di concetti sempre più innovativi. Tra questi, l’elettronica commestibile sta guadagnando una crescente attenzione. Questo ambito promette di rivoluzionare non solo il mondo della tecnologia, ma anche quello della medicina, offrendo nuove possibilità per la diagnostica e il monitoraggio sanitario senza supervisione medica. L’idea che dispositivi elettronici possano essere ingeriti in sicurezza, e che possano eseguire funzioni utili all’interno del corpo umano, apre scenari finora inimmaginabili.
Nonostante il potenziale dell’elettronica commestibile, esistono ancora diverse sfide tecniche da affrontare prima che questi dispositivi possano diventare di uso comune. Uno dei principali ostacoli è rappresentato dall’assenza di semiconduttori stabili e commestibili in grado di funzionare efficacemente all’interno del corpo umano.
Attualmente, la maggior parte dei materiali semiconduttori utilizzati in elettronica non è adatta per l’ingestione. I semiconduttori tradizionali, come il silicio e i composti organici, possono essere tossici o non facilmente degradabili nel tratto gastrointestinale. Per affrontare questo problema, la ricerca si sta concentrando su materiali che, pur non essendo destinati all’uso alimentare, vengono comunque ingeriti in piccole quantità senza causare danni. Un esempio sorprendente proviene dai pigmenti utilizzati nei prodotti per l’igiene personale, come il dentifricio.
Uno dei materiali che ha attirato l’attenzione degli scienziati è la ftalocianina di rame (II) (CuPc), un pigmento blu comunemente utilizzato nei dentifrici. Questo composto è noto per le sue eccellenti proprietà ottiche e la sua stabilità, ed è stato ampiamente utilizzato come semiconduttore organico in vari dispositivi elettronici, tra cui celle solari e transistor organici a effetto di campo (OFET).
La ftalocianina di rame viene ingerita quotidianamente da milioni di persone, in quantità minime, attraverso l’uso di dentifrici che ne contengono tracce come agente sbiancante. I test tossicologici condotti sul CuPc hanno dimostrato che il suo uso è sicuro, rendendolo un candidato ideale per l’integrazione in dispositivi elettronici commestibili.
Uno studio recente ha dimostrato la possibilità di utilizzare il CuPc per realizzare transistor completamente commestibili. Questi transistor, controllati elettroliticamente, funzionano a basse tensioni (meno di 1 V) e hanno mostrato una sorprendente stabilità operativa, mantenendo prestazioni stabili per oltre un anno. La riproducibilità e la durata nel tempo di questi dispositivi rappresentano un enorme passo avanti verso l’integrazione dell’elettronica commestibile in applicazioni pratiche.
Il fatto che, con la quantità di CuPc ingerita giornalmente attraverso il dentifricio, sia possibile produrre più di 10.000 transistor commestibili è impressionante. Questo apre la strada alla possibilità di sviluppare circuiti commestibili complessi, che potrebbero essere utilizzati per diagnosticare e monitorare condizioni mediche direttamente dall’interno del corpo umano, senza bisogno di interventi chirurgici o procedure invasive.
Le applicazioni di questa nuova tecnologia sono potenzialmente illimitate, specialmente nel campo della sanità. I dispositivi elettronici commestibili potrebbero essere utilizzati per monitorare il tratto gastrointestinale, fornire diagnosi in tempo reale o rilasciare farmaci in modo mirato. Ad esempio, un sensore commestibile potrebbe essere ingerito dal paziente per monitorare costantemente il pH o la presenza di specifici biomarcatori nel tratto gastrointestinale, inviando dati direttamente al medico o a un’applicazione mobile.
Questo tipo di tecnologia sarebbe particolarmente utile in situazioni in cui i pazienti non possono essere seguiti costantemente da personale medico, come nel caso di malattie croniche o in regioni geografiche remote. I dispositivi commestibili potrebbero inoltre offrire un’alternativa meno invasiva per le procedure di diagnostica, come le endoscopie, che attualmente richiedono attrezzature complesse e personale altamente specializzato.
Nonostante i progressi significativi compiuti finora, c’è ancora molto da fare prima che l’elettronica commestibile possa essere largamente adottata. Il CuPc rappresenta solo uno dei possibili candidati per i semiconduttori commestibili, e la ricerca è in corso per identificare altri materiali che possano offrire prestazioni ancora migliori.
Inoltre, è necessario sviluppare una gamma completa di componenti elettronici commestibili, tra cui elettrodi, batterie e interconnessioni, che possano funzionare in modo sicuro all’interno del corpo umano. La sfida principale è trovare materiali che non solo siano sicuri da ingerire, ma che possano anche essere degradati o eliminati dal corpo in modo sicuro dopo aver svolto la loro funzione.
