Transistorfabricage op een gebogen oppervlak betekent een scherpe wending naar betere diabetestherapie

Credit: Sensoren en actuatoren B: Chemisch (2018). DOI: 10.1016 / j.snb.2018.04.087

Transparante transistors die op de scherpe rondingen van een kleine glazen buis zijn vervaardigd, effenen de weg naar een therapeutische vooruitgang voor de bijna 10 procent van de Amerikaanse bevolking die diabetes heeft.

De vooruitgang op het gebied van nanotechnologie door onderzoekers van de Oregon State University is een belangrijke stap in de richting van een kunstmatige alvleesklier: een katheter die bloedsuikerspiegels kan detecteren en de informatie naar een draagbare, computergestuurde insulinepomp kan sturen.

Het werk van Greg Herman en Xiaosong Du van het College of Engineering vertegenwoordigt ook een stap in de richting van betere medische diagnostische technieken: volledig transparante elektronica die de deur opent naar gecombineerde detectie- en beeldvormingstechnologieën.

Eerder hadden Herman en Du amperometrische glucosesensoren gefabriceerd op een platte polymeerfilm die vervolgens om een ​​katheterbuis werd gewikkeld.

Bij het testen in een diermodel hadden de vroege apparaten echter de neiging om te delamineren – de sensoren zouden loskomen van de film of de film zou loslaten van de katheter.

Onderzoekers hebben dat probleem aangepakt door microcontact-afdrukken van op IGZO-FET gebaseerde sensoren – amorfe indium gallium zinkoxide veldeffecttransistor – rechtstreeks op glazen buizen met een straal van 1 millimeter. Traditionele patroontechnologieën zoals fotolithografie en e-beam-lithografie zijn lastig gebleken voor sterk gebogen oppervlakken, maar microcontactprinten werkte goed.

“Het maakt gebruik van het vermogen van een elastomere stempel om zich aan te passen aan gebogen substraten met minimale vervorming van het afgedrukte patroon”, zei Herman. “De hechting van de filmafzetting is erg goed. Om het los te laten, zou je er in wezen een bestand naar toe moeten nemen. Het is veel robuuster dan voorheen, en de elektronische prestaties zijn uitstekend – het is hetzelfde als wanneer gefabriceerd op een plat oppervlak met behulp van niet-afdrukmethoden. We gebruikten gedeeltelijk een glazen buis om de transparantie van het apparaat te laten zien. “

Katheters zijn van metaal of plastic, dus in tegenstelling tot een contactlens met sensor waar Herman ook aan heeft gewerkt, is transparantie niet per se vereist.

“Maar het idee is dat je met een katheter zou kunnen beginnen met het integreren van optische vezels met de a-IGZO-FET-sensoren erop,” zei hij. “Sommige soorten detectie hebben een optische respons nodig voor detectie, dus als we een optische respons kunnen integreren met een elektronisch signaal, kunnen we de detectie uitbreiden. Veldeffectdetectie kan de functionaliteit en het detectiebereik van optische detectiesystemen vergroten.”

Detectie van transparante veldeffecten kan ook worden gecombineerd met elektrofysische en neurale beeldvormingsapparatuur en zou de gevoeligheid van een endoscoop aanzienlijk kunnen verbeteren – een apparaat dat in het lichaam wordt ingebracht om een ​​intern zicht te bieden.

Het kunstmatige pancreasaspect van het onderzoek is vooral belangrijk voor mensen met diabetes type 1, ook wel bekend als jeugddiabetes. De meeste van die patiënten – er zijn er ongeveer 3 miljoen in de VS, met 30.000 nieuwe gevallen die elk jaar worden gediagnosticeerd – dragen al een insulinepomp, dus het toevoegen van glucosedetectie aan de katheter zou hun leven eenvoudiger maken.

Diabetici van type 2 injecteren zichzelf meestal, dus ze zouden betere kandidaten zijn voor de contactlens met sensor.