Innovationshastigheten inom bioelektronik och kritiska sensorer får ett nytt uppsving med avslöjandet av en enkel, tidsbesparande teknik för snabb prototypframställning av enheter.
En forskargrupp vid Kungliga Tekniska Högskolan och Stockholms universitet rapporterade ett enkelt sätt att tillverka elektrokemiska transistorer med en standard Nanoscribe 3D-mikroskrivare. Utan renrumsmiljöer, lösningsmedel eller kemikalier visade forskarna att 3D-mikroskrivare kunde hackas till laserutskrift och mikromönster som halvledande, ledande och isolerande polymerer.
Anna Herland, professor i mikro- och nanosystem vid KTH, säger att tryckningen av dessa polymerer är ett viktigt steg i prototyper av nya typer av elektrokemiska transistorer för medicinska implantat, bärbar elektronik och biosensorer.
Tekniken kan ersätta tidskrävande processer som kräver en dyr renrumsmiljö. Det skulle inte heller handla om lösningsmedel och utvecklarbad som har en negativ miljöpåverkan, säger studiens medförfattare Erica Zeglio, fakultetsforskare med Digital Futures, ett forskningscentrum som drivs gemensamt av Kungliga Tekniska Högskolan och Stockholms universitet.
"Nuvarande metoder är beroende av dyra och ohållbara renrumsmetoder", säger Zeglio. "Den metod vi föreslog här gör det inte."
Polymerer är kärnkomponenter i många bioelektroniska och flexibla elektroniska enheter. Applikationerna är olika, inklusive övervakning av levande vävnader och celler och diagnostisering av sjukdomar i point-of-care-testning.
"Snabb prototypframställning av dessa enheter är tidskrävande och kostsamt", säger Herland. "Det hindrar den utbredda användningen av bioelektronisk teknik."
Med hjälp av ultrasnabba laserpulser skapar den nya metoden möjligheter för snabb prototypframställning och skalning av mikroskala enheter för bioelektronik, säger medförfattare och KTH-professor Frank Niklaus. Metoden skulle också kunna användas för mönstring av andra mjuka elektroniska enheter, säger han. Teamet tillämpade den nya metoden för att tillverka komplementära växelriktare och enzymatiska glukossensorer.
Herland säger att metoden kan främja forskningen inom bioelektroniska enheter och avsevärt förkorta tiden till marknaden.
"Detta skapar också möjligheten att ersätta vissa av de nuvarande komponenterna med billigare och mer hållbara alternativ", säger hon.
Forskarna publicerade sina resultat i tidskriften Advanced Science.
Mer information: Alessandro Enrico et al, Cleanroom-Free Direct Laser Micropatterning of Polymers for Organic Electrochemical Transistors in Logic Circuits and Glucose Biosensors, Advanced Science (2024). DOI:10.1002/advs.202307042
Tillhandahålls av Kungliga Tekniska Högskolan
