Till skillnad från de oorganiska motsvarigheterna som kisel, organiska halvledare kan arbeta under böjning eller sträckning. Vanligtvis kan en tunnare film ha starkare böjförmåga. Annat än böjning, en tunnare eller mindre enhet kan också erbjuda en snabbare responstid, vilket är särskilt viktigt för sensortillämpning om omedelbar information behövs. Dessa ultraflexibla sensorer är mycket populära forskningsområden och deras tillämpningar täcker elektroniska, smart avkänning och etc.

Nyligen, ett forskargrupp vid University of Hong Kong (HKU) under ledning av Dr. Paddy Chan Kwok-leung vid maskintekniska avdelningen, i samarbete med professor Gilberto Leung Ka-kit (Tsang Wing-Hing professor i klinisk neurovetenskap) och Dr. Anderson Tsang Chun-on of Surgery, och professor Xu Aimin vid Institutionen för farmakologi och farmaci, har utvecklat en C-reaktiv protein (CRP) sensor integrerad på en medicinsk kateter för direkt CRP-avkänning (Figur 1). Denna organiska sensor har en total tjocklek mindre än en mikrometer (~ 1/50 av asiatiskt människohår), vilket avsevärt kan spara tid för prov- och datainsamling, från för närvarande några timmar till 10 minuter eller mindre. Med andra ord, testning och botning av inflammation kan påskyndas med 30 gånger. Realtidssignalen som läses upp har en stor potential för att låta läkarna vidta nödvändiga omedelbara åtgärder.

Denna mekaniskt flexibla organiska elektroniska enhet som utvecklats av Dr. Chans team, som en demonstration av konceptet, är att mäta den biologiska informationen i realtid. Denna enhet kan känna CRP -nivån ner till 1ug/ml, och därmed mer tillräcklig för att avvika från patienternas hälsotillstånd. Forskningsresultatet publicerades nyligen i tidskriften Avancerad vetenskap .

CRP -nivå i blodet är en viktig indikator som återspeglar graden av inflammation hos patienter. Det testas för närvarande med blodanalys som inte kan ge information i realtid om patienterna. För att kontinuerligt övervaka vissa proteiner eller biomarkörnivåer i människokroppen, det vanliga tillvägagångssättet är att utföra regelbunden blodanalys varje viss tidsperiod. Dock, det skulle fortfarande behöva timmar eller längre för att slutföra ett test och ingen realtidsinformation kan tillhandahållas. Den nuvarande organiska enheten som utvecklats av Dr. Chans team kan mäta den biologiska informationen i realtid med mycket liten provvolym.

Förr, att utveckla en ultratunn enhet med en tjocklek på mindre än 1 mm (~ 1/50 av asiatiskt människohår) för att möjliggöra konform och flexibel applicering, deras uppfinningar var mycket utmanande. Dessa ultratunna enheter är lätta att skrynkla och bryta under deponerings- och överföringsprocesser. Avsättningen av inkapslingsskiktet för att skydda enheten under extrema driftförhållanden som hög temperatur, fukt, och etc är ett annat hinder.

CRP -sensorn som utvecklats av HKU -forskargruppen är bara ett exempel för att demonstrera konceptet med de ultratunna enheterna. Andra sensorer som neurotransmittor, och bakteriesensorer kan också användas. Annat än hög känslighet och snabb responstid, en annan stor prestation med denna ultratunna och ultraflexibla sensorenhet är deras kompatibilitet med standardsteriliseringsprocesser som är anpassade på sjukhusen. Dr Chans team har utvecklat ett "kapselliknande" CTYOP-inkapslingsskikt som gör att enheten tål högt tryck, temperatur och fuktmiljö. Genom att använda en CYTOP -kapsel med endast 250 nm, den här enheten tål kokande vatten eller het ånga i mer än 30 minuter utan att prestanda försämras (figur 2). Denna steriliseringskompatibilitet gör enheten till ett lämpligt verktyg som kan användas tillsammans med kirurgiska instrument i operationsrum som kräver aseptisk miljö.

För att överföra sensorerna till olika medicintekniska produkter, en doktorsexamen student i Dr. Chans team, Herr Ji Xudong, anpassat ett hydrofilt-hydrofobt dubbelskiktigt plastsubstrat som enkelt kan lossas från glashållaren när den kommer i kontakt med vatten. Sådana flytande egenskaper gör överföring av sensorerna till olika underlag eller objekt mycket enklare och viktigare, enheten visar ingen prestandaförsämring efter överföring mellan olika ämnen (figur 3).

I framtiden, Dr. Chan och hans team kommer att ytterligare förbättra enhetens avkänningskraft genom att integrera signalsubstans och trycksensorer på katetern. Teamet kommer också att utveckla en sensorplattform för de kliniska testerna på djur. Annat än CRP -sensorn för blodet, teamet planerar också att mäta andra biomarkörer, särskilt neurotransmittorerna eller annan information från cerebrospinalvätskan som kan ge värdefull information i realtid om patienter som lider av huvudskada eller stroke. Teamet mellan HKU Engineering and Medicine syftar också till att utveckla ett stort datasystem för att kontinuerligt mäta och övervaka olika värdefull biomedicinsk information från hjärnan eller andra delar av kroppen. När data väl blir tillgängliga genom att använda dessa billiga sensorer, teamet hoppas att de uppmätta signalerna i realtid kan låta läkarna vidta omedelbara åtgärder för att läka patienterna.