Vật liệu đàn hồi mới
dùng trong y sinh học
Dễ uốn, co giãn và tương thích sinh học của
đèn diode phát sáng (LED) và detector phát
quang có thể được cấy dưới da nhằm thúc đẩy
triển vọng việc sử dụng ánh sáng bên trong cơ
thể để kích hoạt thuốc hoặc theo dõi điều kiện
sức khỏe.
Loại vật liệu bày đã được John Rogers và các
đồng nghiệp của ông tại Đại học Illinois -
Urbana-Champaign tổng hợp thành công và
được công bố trên tạp chí có uy tín Nature.
Một số nhóm nghiên cứu đang theo đuổi những
cách để làm cho các mạch điện tử dễ uốn và co
giãn, bao gồm cả các đèn LED. Nhưng hầu hết
những nỗ lực này dựa trên các vật liệu mới,
chẳng hạn như ống nano carbon kết hợp với
silicon, hoặc bằng cách phân tán các hạt nano
trực tiếp lên chất mang. Cho đến nay, chưa có
nghiên cứu nào trong số này gần với các ứng
dụng thương mại.
Ngược lại, nhóm của Rogers sử dụng tổ hợp
chất bán dẫn gallium-arsenide (GaAs) và các
kim loại thông thường cho các điốt và các
detector. Mặc dù các vật liệu này là rất dễ vỡ,
Rogers và cộng sự năm ngoái đã công bố cách
để tạo ra các mạch điện tử linh hoạt của chúng -
bằng cách dán các lớp mỏng GaAs lên trên lớp
màng bẳng nhựa.
Trong nỗ lực mới nhất, Rogers và cộng sự cho
thấy rằng, bằng cách gắn kết các sợi dây kim
loại lên chất dẻo, họ có thể tạo ra một dãy giống
như mạng lưới của đèn LED và detector phát
quang và có thể chịu được độ biến dạng cơ học.
Lưới sau đó được gắn vào một màng cao su
tương thích sinh học trong suốt.
Kết quả là các mạch có thể được uốn cong,
xoắn và kéo dài theo mọi hướng. Các thử
nghiệm đã cho thấy rằng hoạt động của các đèn
LED và bộ detector sóng quang không thay đổi
ngay cả sau khi mạch liên tục kéo dài tới 75%.
Paul Calvert, một kỹ sư vật liệu tại Đại học
Massachusetts ở Dartmouth người đã nghiên
cứu các ứng dụng của điện tử, nói rằng có rất ít
các công trình khoa học mới dùng cao su trong
các mạch. Nhưng ông lưu ý rằng có thể tìm thấy
sự liên quan, ví dụ như các thử nghiệm y học
cung cấp oxy cho máu, bằng cách đo quang phổ
ánh sáng truyền qua trong cơ thể. "Sự mô tả rất
ấn tượng và sẽ có nhiều người tự hỏi về cách
sử dụng một cái gì đó tương tự cho các ứng
dụng đặc biệt," ông nói thêm.
Rogers cho biết ông và đồng nghiệp hiện đang
phát triển thiết bị y khoa để sử dụng trong cơ
thể thông qua một công ty của họ ở
Massachusetts. Ông cho rằng, các phiên bản
của mạch cao su có thể được sử dụng để hoạt
hóa thuốc bằng ánh sáng, và có thể cả trong
lĩnh vực quang trị liệu (phototherapy) còn non
trẻ, bằng việc đẩy nhanh việc chữa lành vết
thương bằng laser.
Brian Derby, một nhà khoa học vật liệu tại Đại
học Manchester, Anh, đồng ý rằng sự phát triển
là một bước đột phá khoa học. Tuy nhiên, ông
đã nêu lên một nhược điểm đó là: việc sử dụng
dây nối để có những biến dạng cơ học tạo nên
các khoảng trống lớn của đèn LED và các
detector phát quang sẽ dẫn đến một số giới hạn
của các ứng dụng - như không hiển thị linh hoạt.