Framtidens medicinska implantat kan ha omkonfigurerbara elektroniska plattformar som kan förändras i form och storlek dynamiskt när kroppar förändras eller förvandlas för att flytta från ett område för att övervaka ett annat i våra kroppar.

I Bokstäver i tillämpad fysik , en grupp forskare från King Abdullah University of Science and Technology och University of California, Berkeley rapporterar en omkonfigurerbar elektronisk plattform av kiselbikake-serpentin som dynamiskt kan förvandlas till tre olika former:quatrefoils (fyra lober), stjärnor och oregelbundna.

"Quatrefoils kan användas för rektangulär objektbaserad drift, medan stjärnor är för mer invecklade arkitekturer, och oregelbundet formade är specifikt för implanterad bioelektronik, sade Muhammad Hussain, medförfattare och gästprofessor vid University of California, Berkeley.

Med sitt arbete, forskarna introducerar en ny gren av flexibla, töjbar elektronik - öppnar dörren för nya tekniska utmaningar och ger möjligheter till innovation inom biomedicinsk teknik som kan användas för läkemedelsleverans, hälsoövervakning, diagnos, terapeutisk helande, implantat och mjuk robotik.

Inspiration till gruppens bikakeformade plattform kommer från naturen. "Tänk på hur blommor blommar. Baserat på samma princip, vi samlade många videor av blommor som blommar, analyserade deras geometriska mönster och använde dem för vår första uppsättning mönster, " sa Hussain. "I synnerhet, vi analyserade deras stressfördelning på ett iterativt sätt, tar designarkitektur, material och deras egenskaper beaktas. Det är en tråkig process att nå den optimala balansen, men det är här teknik hjälper. "

Omkonfigurerbara elektroniska plattformar är utformade för att genomgå fysisk deformation, som stretching, böjning, vikning eller vridning för att förvandlas till en annan form. "Föreställ dig att en lab-on-chip-plattform implanteras i din kropp för att övervaka tillväxten av en tumör i axelområdet, " sade Hussain. "Medan den är implanterad, om vi observerar någon abnormitet i lungfunktionen, en plattform som är tillräckligt utrustad kan ändra sin form och storlek, och flytta eller expandera för att övervaka lungfunktionen."

En annan idé som forskarna aktivt eftersträvar är en bärbar hjärthylsa för att övervaka hjärtaktivitet med förmågan att mekaniskt pumpa hjärtat genom upprepad expansion och sammandragning vid behov.

"Vi har fortfarande en lång väg kvar att gå för att integrera mjuk robotik med inbäddad högpresterande flexibel komplementär metalloxid-halvledarelektronik (CMOS) på en mängd olika omkonfigurerbara elektroniska plattformar, som kommer att vara av enorm betydelse, ", sa Hussain. "Det erbjuder underbara tekniska utmaningar, kräver verkliga tvärvetenskapliga ansträngningar och har förmågan att binda en mängd olika discipliner till applikationer som helt enkelt inte är möjliga med den befintliga elektronikinfrastrukturen. "