Капли-ионтики: новый шаг к биосовместимым устройствам

Исследователи из Оксфордского университета совершили значительный шаг к созданию формы «биологического электричества» для биоинженерии и медицины, включая коммуникацию с живыми клетками человека. Работа опубликована 28 ноября в журнале Science.

Суть технологии

Вместо электронов устройства «дроплетроники» (от droplet — капля и iontronics — ионтика) передают информацию с помощью ионов (заряженных частиц), таких как натрий, калий и кальций, подобно человеческому мозгу. Они созданы из биосовместимых микрокапель гидрогеля, которые собираются с помощью поверхностно-активных веществ и активируются светом.

Ключевые достижения

• Комбинируя микрокапли гидрогеля, команда создала дроплетронные диоды, транзисторы, логические вентили и устройства памяти.
• Эти устройства превосходят по эффективности и скорости отклика все существующие мягкие ионтические системы и сравнимы с твердотельными, но без жесткой матрицы.
• Включение крупных ионных полимеров позволило создать устройство с долговременной памятью, что открывает путь к нейроморфным приложениям.

Биомедицинский потенциал

Поскольку устройства и клетки «говорят на одном ионном языке», дроплетроника может напрямую взаимодействовать с биологическими системами:

• Ученые создали биосовместимый сенсор, который регистрировал электрические сигналы бьющихся клеток человеческого сердца in vitro.
• Это первый шаг к созданию сложных устройств, которые смогут детектировать аномалии в органе и точечно доставлять лекарства.

Перспективы

Исследователи видят будущее в интеграции дроплетроники с живой материей для прямой ионной коммуникации. Это открывает новые возможности в клинической медицине и создании нейроморфных вычислительных систем, имитирующих работу нейронов.