Kunststoff-Elektronik passt sich Körper an
Südkoreanische Wissenschaftler entwickeln innovative Hardware für implantierbare Geräte
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Herstellung und Verwendung der Elektronik aus Kunststoff (Illustration: "Nature Electronics") |
Seoul (pte014/18.09.2025/13:30)
Implantierbare Geräte wie Herzschrittmacher und Sensoren passen sich danke neuer Kunststoff-Elektronik von Forschern der Kyung Hee University, der Sungkyunkwan University und anderer Institute in Südkorea dem Körper künftig besser an. Sie haben einen organischen Transistor vorgestellt, der dehnbar und biokompatibel ist. Er besteht aus extrem dünnen halbleitenden Kunststofffasern und einem biokompatiblen elastischen Verbundmaterial.
Ladungstransport trotz Flexibilität
"Seit mehr als einem Jahrzehnt arbeitet unsere Gruppe an Halbleitern, die sich wie die menschliche Haut dehnen lassen und dennoch als Transistoren funktionieren. Die meisten in der Forschung verwendeten Elastomere haben zwar industrieller Qualität, aber nicht die erforderliche Biokompatibilität für eine sichere Langzeitimplantation", so Jin Young Oh von der Kyung Hee University.
Schließlich landeten die Experten beim halbleitenden Polymer DPPT-TT und einem medizinischen Gummi namens BIIR. "Mithilfe eines Vulkanisationsverfahrens, einer klassischen Methode zur Vernetzung von Kunststoffen, haben wir ein Nanofasernetzwerk aus Halbleitern geschaffen, das in eine elastische, biokompatible Matrix eingebettet ist. Diese Architektur sorgt sowohl für einen stabilen Ladungstransport als auch für eine außergewöhnliche Flexibilität", beschreibt Oh die Vorteile des neuen Materials.
Funktion nach 10.000 Dehnungszyklen
Die Forscher haben für ihr Gerät zweischichtige Elektroden aus Silber und Gold entwickelt - zwei Materialien, die leitfähig und chemisch stabil sind und auch bei längerem Kontakt mit Körperflüssigkeiten nicht korrodieren. In ersten Tests stellten sie fest, dass ihr Transistor bis zu 50 Prozent Dehnung aushält und 10.000 Dehnungszyklen erfolgreich übersteht.
Oh und seine Kollegen implantierten das Gerät unter die Haut von Mäusen, um seine Leistung und Sicherheit in biologischen Umgebungen zu bewerten. Ergebnis: Der Transistor funktionierte problemlos, passte sich an das Gewebe der Tiere an und zersetzte sich bei Kontakt mit biologischen Flüssigkeiten nicht.
"Wir haben nicht nur einen stabilen Betrieb des Geräts unter physiologischen Bedingungen gezeigt, sondern auch eine ausgezeichnete In-vitro- und In-vivo-Sicherheit, ohne Entzündungen oder fibrotische Verkapselung nach 30 Tagen Implantation", sagt Oh.
Der weiche und biokompatible Transistor soll Herzstück einer Vielzahl von Elektronikgeräten werden. Dazu gehören Biosensoren zur Überwachung physiologischer Prozesse, intelligente Implantate zur präzisen Verabreichung von Medikamenten und Schnittstellen, die das Gehirn mit Robotergliedmaßen verbinden. Oh und sein Team stellen die neuartige Elektronik in "Nature Electronics" vor.
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