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TENDENCIAS | LATERCERA | Sábado 22 de febrero de 2014
La electrónica que se disuelve: la nueva revolución en medicina y diseño de aparatos Marcapasos, celulares y sensores ambientales que, literalmente, desaparecen tras cumplir su vida útil son sólo algunas aplicaciones de este nuevo campo de investigación. Científicos trabajan a escala nanométrica para crear transistores y otros componentes que se desintegran fácilmente al ser expuestos a fluidos biológicos o agua. TEXTO: Marcelo Córdova
Circuitos “transitorios” Este tipo de electrónica es una nueva clase de tecnología cuya principal característica es estar diseñada para desaparecer sin dejar ningún rastro y de una forma controlada y programada. Además, al ser biodegradables los dispositivos creados por John Rogers en la U. de Illinois no dañan el ambiente. ¿Qué componentes contiene un chip “transitorio”?
1. Silicio ultradelgado: los expertos crearon inicialmente láminas de 100 nanómetros, la milésima parte de un cabello. Luego, elaboraron chips de 35 nanómetros, tan delgados que, además de ser flexibles, se disuelven en agua en días o semanas.
2. Magnesio: los cables y otras partes metálicas de los dispositivos usan este metal, un compuesto biocompatible que ya se usa en dispositivos médicos como las cánulas empleadas en las endoscopias. También se disuelve en agua.
3. Seda: el chip está recubierto por este material, cuyas capacidades de disolución en el cuerpo humano son conocidas debido a su uso en suturas. Su grosor determina cuán rápido se disuelve su contenido entre los fluidos del cuerpo.
Energía: los sensores cuentan con una microantena integrada que es capaz de captar energía desde una fuente externa a través de la piel. PRINCIPALES APLICACIONES:
1 Implantes médicos que se reabsorben: estos podrán realizar importantes labores terapéuticas o de diagnóstico durante el tiempo que sea necesario para luego rse. reabsorberse.
2 Monitores ambientales degradables: podrán operar como sensores inalámbricos que tras un derrame de petróleo o elementos químicos simplemente desaparecerán.
3 Dispositivos electrónicos desechables: componentes o aparatos como celulares que tras cumplir su vida útil se desvanecerán al lanzarlos al agua.
DISPOSITIVOS YA EXISTENTES: t: John Rogers ha Checklight: uatro compañías fundado cuatro us patentes. Una gracias a sus se alió con la empresa deportiva Reebok para lanzar este gorro dotado con e silicio flexible. circuitos de
Luces:
Luz amarilla: indica un impacto leve
Luz roja: evidencia un golpe fuerte
Se puede usar solo o dentro de cascos de hockey y alerta a los jugadores sobre posibles golpes peligrosos en la cabeza con una serie de luces LED.
FUENTE: U. de Illinois.
Luz verde: indica que el aparato está encendido y su batería está cargada
LA TERCERA
Q
UIENES visitan el laborato- disuelve a razón de un nanómetro por día. Si rio de John Rogers, profese usara un circuito integrado estándar, ese sor de ingeniería y materia- proceso tomaría 1.000 años, pero al usar plales de la Universidad de cas de silicio tan delgadas un monitor médico Illinois en Urbana-Champodría desaparecer en días. “Algo así como paign (EE.UU.), suelen ver una semana es lo más veloz para un equipo una demostración que los deja atónitos. Armás complejo, cuando está rodeado de jugo mado con una botella dotada de un aspersor, gástrico o agua de mar ”, dice Rogers. Precisael investigador lanza agua a un circuito elecmente, se espera que la tecnología también se trónico básico formado por algunos transisto- use en sensores para vigilar vertidos químicos res de silicio. El primer rocío no hace que salen el océano: dotados de celdas solares, estos ten chispas o que se descomponga, sino que aparatos podrían registrar el desplazamiento logra que se pliegue lentamente, como si fuedel petróleo y luego desaparecer. ra un pedazo de papel que se quema. Los siLos circuitos creados en la U. de Illinois esguientes hacen, ante la estupefacción de los tán recubiertos de una capa de proteína de asistentes, que el circuito de apariencia transseda, que protege inicialmente las partes elecparente se disuelva hasta adoptar una trónicas y que también se disuelve en el forma líquida indistinguible de las cuerpo, tal como pasa cuando se usa gotas de la lluvia. en suturas quirúrgicas. En su inteEl test es una de las pruebas rior, cables y otras partes metálimás claras de un nuevo campo cas están fabricados con matede investigación que podría riales como magnesio, metal revolucionar la medicina, el “bio amigable” y que se desaños tardaría en desaparemonitoreo ambiental y la facompone en químicos que cer del cuerpo un circuito bricación de celulares desetambién se encuentran en vitaintegrado estándar. chables: la electrónica “transiminas y antiácidos (de hecho, en toria” o reabsorbible. Según Rouna conferencia Rogers se tragó gers, se trata de tecnología “diseñada uno de sus circuitos y dijo a modo de para morir”, ya que funciona hasta que broma que sabía a pollo). ya no es necesaria y luego se disuelve sin dejar Por ahora, el investigador y expertos de las rastros, en un proceso activado por los fluidos universidades de Tuft y Northwestern, tampropios del cuerpo o agua común. bién en EE.UU., han creado una amplia gama “En biomedicina, la idea sería usar este tipo de componentes como transistores que pode circuitos como ocupamos las drogas: eledrían integrarse a monitores de temperatura e mentos que entran al cuerpo, cumplen una incluso marcapasos (un prototipo de Rogers función y luego desaparecen. Consideremos, es una lámina electrónica similar al papel cepor ejemplo, dispositivos ultradelgados que lofán que se amolda a los contornos del coramonitorean una herida y eliminan una infeczón). También hay una especie de delgado tación en caso de que aparezca. Una vez que la tuaje repleto de transistores que podría liberar zona está sana, el aparato ya no es necesario y a los pacientes del uso de cables y aparatos de se desintegra”, explica este experto, que en registro de señales vitales. 2013 recibió uno de los premios American In¿Una ventaja extra de esta tecnología? Sólo genuity, que cada año entrega la revista del se necesita una cirugía: no hay necesidad de Instituto Smithsoniano a las innovaciones que realizar una segunda intervención para remotransforman la manera en que vivimos. ver los componentes y al disolverse desaparece el riesgo a largo plazo. Por ejemplo, en los marcapasos tradicionales está el peligro de La génesis de una idea que los electrodos se rompan y que el tejido ¿Cómo se elaboran estos dispositivos? El trabajo de Rogers partió en 1997 en los Laborato- donde se instalan se deteriore. “Hoy trabajamos en un estimulador eléctrico de nervios rios Bell, donde había un alto interés en crear pantallas flexibles similares al papel. Tras mu- que apunta a mitigar el dolor. Nuestros monitores cerebrales que miden la temperatura y la darse a Illinois, su equipo se dio cuenta del presión en la cavidad craneana con el fin de potencial de aparatos que, además de ser flexibles, lograran estirarse y amoldarse a distin- tratar heridas traumáticas también son prometedores”, agrega Rogers. tas superficies. Esta capacidad podría permiAún faltan años de pruebas clínicas antes tir una mejor integración entre la electrónica que estos aparatos se usen efectivamente en y los distingos órganos del cuerpo humano. humanos, pero la Agencia de Investigación de Inicialmente pensaron en usar materiales Proyectos Avanzados de Defensa de EE.UU. plásticos, pero su flexibilidad tenía una des(Darpa) ya prepara otras aplicaciones. Esta orventaja: en términos de conducción eléctrica ganización financia parte de los estudios de eran 1.000 veces más lentos que el silicio usaRogers y busca evitar el riesgo de seguridad do en transistores y computadores. Rogers dice que el silicio era clave, porque es que generan celulares y otros aparatos que quedan abandonados en el campo de batalla. la base de la tecnología moderna. Tras varias Con la electrónica transitoria, Darpa espera pruebas, su laboratorio creó una técnica para elaborar láminas de silicio de 100 nanómetros tener aparatos de espionaje que serán lanzados desde un avión en ambientes hostiles, –la milésima parte de un cabello humano- y para luego desaparecer. Por ahora, los científique no sólo se flexionaban, sino que también cos en EE.UU. ya crearon una pequeña cámapodían estirarse. Luego, creó placas de 35 nara que se disuelve, aplicación que también nómetros que se disuelven totalmente al soayudaría a resolver el problema de los desemeterlas a fluidos biológicos o agua. chos generados por los aparatos que caen en Los cálculos de Rogers desuso. Yonggang Huang, profesor de ingeindican que en el niería mecánica en la Universidad de cuerpo huNorthwestern, indica que también se podrían mano el crear celulares que no generen desperdicios silicio se electrónicos, lanzándolos al agua para que se disuelvan y luego, simplemente, tirar la cadena del retrete.T
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