HuisNieuwsZachte 3D-transistors hostcellen

Zachte 3D-transistors hostcellen

Flexibele, op hydrogel gebaseerde transistors die levende cellen kunnen huisvesten, wijzen op een nieuwe klasse van bio-geïntegreerde elektronica, waardoor de grens tussen halfgeleiderapparaten en biologische systemen vervaagt.



Onderzoekers van de Wearable, Intelligent, Soft Electronics (WISE)-groep van de Universiteit van Hong Kong hebben de eerste zachte, driedimensionale transistors ontwikkeld die kunnen integreren met levende cellen – een vooruitgang die de bio-elektronica en het ontwerp van medische apparatuur een nieuwe vorm zou kunnen geven.De kern van moderne elektronica wordt gevormd door siliciumtransistors: stijve, vlakke schakelaars die chips in alles aansturen, van telefoons tot servers.Maar hun stijfheid beperkt hoe goed ze kunnen communiceren met zacht, levend weefsel.

Om die kloof aan te pakken heeft het HKU-WISE-team, onder leiding van professor Shiming Zhang, op hydrogel gebaseerde 3D-transistors gemaakt die niet alleen buigzaam en biocompatibel zijn, maar ook dik genoeg (op millimeterschaal) om levende cellen rechtstreeks te huisvesten.In tegenstelling tot traditionele halfgeleiders worden deze hydrogelmaterialen in water gesynthetiseerd via een 3D-zelfassemblageproces.De resulterende apparaten gedragen zich meer als biologisch weefsel dan conventionele elektronica, en openen mogelijkheden voor de integratie van elektrische functionaliteit met biologische systemen – iets wat rigide silicium eenvoudigweg niet kan bereiken.

Het onderzoek, gepubliceerd in Science, markeert een verschuiving in de manier waarop transistors kunnen worden bedacht.In plaats van strikt elektronische schakelaars te zijn die op platte siliciumwafels zijn geëtst, voegen deze zachte 3D-transistors structuur en functie samen op manieren die beter geschikt zijn voor biohybride toepassingen.

Waarom dit belangrijk is in de elektronica: Conventioneel transistorontwerp heeft zich gericht op het verkleinen en stapelen van siliciumstructuren om de prestaties te verbeteren en meer apparaten in chips te passen.Ontwikkelingen zoals 3D-transistors op basis van 2D-materialen beloven energie-efficiënte, krachtige computers.Maar het integreren van elektronica met biologie vereist iets anders: materialen en apparaatarchitecturen die naast cellen kunnen leven zonder letsel of afstoting.De door HKU-WISE ontwikkelde hydrogeltransistors bieden precies dat.

Deze zachte apparaten kunnen bio-elektronische interfaces mogelijk maken voor gezondheidsmonitoring, neurale protheses en hybride computersystemen die levende cellen combineren met elektronische controle.Hoewel nog vroeg, wijst de aanpak op een toekomst waarin elektronica niet langer gescheiden is van biologische omgevingen, maar ermee ingebed en interactief is.Onderzoekers benadrukken dat dit een eerste stap is, waarbij verder werk nodig is op het gebied van prestaties, duurzaamheid en veiligheid voordat praktische toepassingen ontstaan.