An ultrathin organic-inorganic device for the wireless monitoring of biomarkers
A) 电气和光学表征设置示意图。B) 电气和光学特性设置的照片。比例尺,3 毫米。信用:自然电子学(2024)。DOI:10.1038/s41928-024-01237-6

近年来,电子工程师开发了多种可穿戴和植入式设备,可以检测和记录生物信号。这些设备可以帮助跟踪各种生理过程,例如心率、动脉脉搏、睡眠模式或全天燃烧的卡路里,这对于运动和医疗保健相关的应用都很有价值。

有机电化学晶体管(OECT),基于可以放大生物信号的柔性有机材料,已被证明有望用于开发监测更微妙的健康相关信号的可穿戴技术。例如,这些柔性晶体管可以获取有关葡萄糖、乳酸、皮质醇和 pH 水平以及神经递质和代谢物的信息,这对于诊断或监测特定的医疗状况非常有益。

尽管 OECT 有诸多优点,但它们收集的数据还必须传输到外部设备,这需要使用无线通信电路。这些电路通常基于无机和刚性材料,这会增加设备的尺寸和厚度,同时降低其机械灵活性。

韩国科学技术研究院 (KIST) 的研究人员最近开发了一种新型无线设备,可以监测各种生物标志物,包括葡萄糖、乳酸和 pH 水平。这个装置,提出在一篇论文中自然电子学,有效集成了基于有机和无机材料的组件,从而产生良好的性能和优异的机械稳定性,整体厚度为4μm。

Kyung Yeun Kim、Joohyuk Kang 及其同事在论文中写道:“我们报告了一种超薄有机-无机设备,用于生物标记物的无线光学监测,例如汗液中的葡萄糖和磷酸盐缓冲盐水中的葡萄糖、乳酸和 pH 值。”“该舒适系统将有机电化学晶体管和近红外无机微型发光二极管集成在薄聚对二甲苯基板上。”

Kim、Kang 及其同事开发的设备由与无机微型发光二极管 (μLED) 集成的 OECT 生化传感器组成。该团队通过在超薄聚对二甲苯基板上对金电极和两种离聚物 (PEDOT:PSS) 的聚合物混合物进行图案化来制造 OECT 传感器。

然后将传感器连接到基于。OECT 可以检测特定的生物标记物,因为流过它们的电流会根据传感器周围这些生物标记物的浓度而变化。OECT 通道电流的变化反过来会调制 μLED 发出的光,从而使可穿戴设备能够监测生物标记物。

“晶体管的沟道电流根据Kim、Kang 和他们的同事写道:“浓度,它会改变发光二极管的辐照度,从而实现生物标记物监测。”“我们将该设备与弹性电池电路结合起来,创建了一个可穿戴贴片。我们还表明该系统可用于近红外图像分析。”

在最初的测试中,用于生物标志物监测的 4μm 厚的装置取得了非常有希望的结果,表现出高跨导(g米) 为 15–mS,具有出色的机械稳定性。研究小组发现,该设备还可用于分析近红外图像,并根据这些图像预测葡萄糖、乳酸和 pH 值的浓度。

未来,新设备可以进一步测试和改进,可能有助于新医疗技术的发展。该设备还可以进行改造,使其由软电池或,这将导致完全无芯片的传感系统。

更多信息:Kyung Yeun Kim 等人,一种用于光学生物标志物监测的超薄有机无机集成装置,自然电子学(2024)。DOI:10.1038/s41928-024-01237-6

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引文:超薄有机-无机设备有望无线监测生物标记物(2024 年,9 月 20 日)检索日期:2024 年 9 月 20 日来自 https://techxplore.com/news/2024-09-ultrathin-inorganic-device-wireless-biomarkers.html

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