Die Innovationsgeschwindigkeit in der Bioelektronik und bei kritischen Sensoren erhält durch die Vorstellung einer einfachen, zeitsparenden Technik für die schnelle Prototypenerstellung von Geräten einen neuen Schub.
Ein Forschungsteam am KTH Royal Institute of Technology und der Universität Stockholm berichtete über eine einfache Möglichkeit, elektrochemische Transistoren mithilfe eines Standard-3D-Mikrodruckers von Nanoscribe herzustellen. Ohne Reinraumumgebung, Lösungsmittel oder Chemikalien zeigten die Forscher, dass 3D-Mikrodrucker gehackt werden könnten, um halbleitende, leitende und isolierende Polymere per Laser zu drucken und Mikromuster zu erzeugen.
Anna Herland, Professorin für Mikro- und Nanosysteme an der KTH, sagt, dass das Drucken dieser Polymere ein wichtiger Schritt beim Prototyping neuartiger elektrochemischer Transistoren für medizinische Implantate, tragbare Elektronik und Biosensoren sei.
Die Technik könnte zeitaufwändige Prozesse ersetzen, die eine teure Reinraumumgebung erfordern. Es würde sich auch nicht um Lösungsmittel und Entwicklerbäder handeln, die sich negativ auf die Umwelt auswirken, sagt die Co-Autorin der Studie, Erica Zeglio, Fakultätsforscherin bei Digital Futures, einem Forschungszentrum, das gemeinsam von der KTH Royal Institute of Technology und der Universität Stockholm betrieben wird.
„Aktuelle Methoden basieren auf teuren und nicht nachhaltigen Reinraumpraktiken“, sagt Zeglio. „Bei der hier vorgeschlagenen Methode ist das nicht der Fall.“
Polymere sind Kernbestandteile vieler bioelektronischer und flexibler elektronischer Geräte. Die Anwendungen sind vielfältig und umfassen die Überwachung lebender Gewebe und Zellen sowie die Diagnose von Krankheiten in Point-of-Care-Tests.
„Das schnelle Prototyping dieser Geräte ist zeitaufwändig und kostspielig“, sagt Herland. „Es behindert die weit verbreitete Einführung bioelektronischer Technologien.“
Mithilfe ultraschneller Laserpulse eröffne die neue Methode Möglichkeiten für das schnelle Prototyping und die Skalierung mikroskaliger Geräte für die Bioelektronik, sagt Co-Autor und KTH-Professor Frank Niklaus. Die Methode könnte auch für die Strukturierung anderer weicher elektronischer Geräte verwendet werden, sagt er. Das Team wandte die neue Methode an, um komplementäre Inverter und enzymatische Glukosesensoren herzustellen.
Laut Herland könnte die Methode die Forschung im Bereich bioelektronischer Geräte vorantreiben und die Markteinführungszeit erheblich verkürzen.
„Dadurch entsteht auch die Möglichkeit, einige der aktuellen Komponenten durch günstigere und nachhaltigere Alternativen zu ersetzen“, sagt sie.
Die Forscher veröffentlicht ihre Ergebnisse im Journal Fortgeschrittene Wissenschaft.
Mehr Informationen:
Alessandro Enrico et al., Reinraumfreie direkte Lasermikrostrukturierung von Polymeren für organische elektrochemische Transistoren in Logikschaltungen und Glukosebiosensoren, Fortgeschrittene Wissenschaft (2024). DOI: 10.1002/advs.202307042