Un
circuito electrónico flexible y comestible en un cápsula farmacéutica
Los circuitos electrónicos comestibles se han realizado modificando una
técnica para transferir tatuajes temporales. El proceso fue desarrollado
por científicos en Italia, Corea del Sur y Japón que dicen que las
transferencias son completamente ingeribles y podrían usarse para crear
etiquetas electrónicas que podrían monitorearse mientras viajan por el
cuerpo. El equipo también ha demostrado cómo los circuitos se pueden
transferir a una gama de artículos comestibles, incluidas las cápsulas de
frutas y medicamentos.
Los dispositivos electrónicos ingeribles tienen un gran potencial para
el tratamiento médico y las pruebas en el punto de atención. Podrían
realizar pruebas de diagnóstico o controlar la liberación de un medicamento, y
transmitir datos a profesionales de la salud. Dicha tecnología también
podría tener aplicaciones en la industria alimentaria, en particular para
rastrear y controlar los alimentos a medida que avanza en la cadena de
suministro.
Pastillas amargas
La mayoría de los dispositivos propuestos hasta ahora han utilizado
grandes componentes electrónicos basados en silicio
que son costosos de producir, lo que los hace inadecuados para artículos de un solo uso producidos en
masa. "La electrónica comestible o ingerible
generalmente se aborda mediante chips de silicio comunes y aparatos
electrónicos voluminosos, encapsulados en una pastilla ingerible (de una
pulgada de largo, típicamente)",
explica Mario Caironi , de la Universidad
Politécnica de Milán, en Italia. "Tal
píldora tiene que ser evacuada del cuerpo después de su función".
Al escribir en Materiales avanzados , Caironi y sus colegas dicen que el papel para tatuajes (el papel
utilizado para crear los tatuajes temporales amados por los niños en todas
partes) podría ofrecer un enfoque más funcional. Dicen que es ideal para
productos electrónicos comestibles, ya que las transferencias están hechas de
etilcelulosa, un material ingerible comúnmente utilizado en medicamentos y como
emulsionante en los alimentos, y puede imprimirse fácilmente.
Tatuarte
Los tatuajes temporales consisten en una película delgada de
etilcelulosa, sobre la que está impreso el diseño, pegada a una hoja de papel
con almidón soluble en agua o dextrina. Para aplicar el tatuaje, sumerja
el papel en agua y colóquelo sobre su piel y, a medida que el almidón o la
dextrina se disuelven, retire el papel, dejándose "tatuado".
Para probar su idea, Caironi y sus colegas utilizaron una impresora de
inyección de tinta, diseñada para imprimir dispositivos electrónicos y
pantallas, para imprimir circuitos electrónicos hechos de plata y mezclas de
cuatro polímeros semiconductores diferentes en papel para
tatuajes. Imprimieron una gama de transistores y puertas lógicas, y los
transfirieron a cápsulas de medicamentos, fresas y portaobjetos de microscopio
de vidrio.
"El tatuaje libera una capa de
celulosa de media micra de espesor, que es comestible, con nuestros
transistores y circuitos impresos en la parte superior", dice Caironi. "La
técnica es clave para nuestro enfoque propuesto, ya que desacopla la impresión,
que puede realizarse a pequeña escala, de la integración con artículos
comestibles, que no requieren ningún tratamiento previo".
Resultados variables
El efecto del proceso de transferencia en los circuitos varió con
diferentes transistores, compuertas lógicas y polímeros. En algunos casos,
el efecto en la funcionalidad fue pequeño, mientras que en otros hubo un
marcado deterioro. Los investigadores atribuyen estos problemas a las
impurezas que se introducen cuando los circuitos se exponen al aire, a la luz y
al agua durante el proceso de transferencia. Creen que ajustar las mezclas
de materiales crearía circuitos más estables.
Un problema clave con la electrónica ingerible es la
biocompatibilidad. El equipo señala que el aporte dietético recomendado de
plata para alguien que pesa 70 kg es de 350μg. Un solo transistor impreso
contiene alrededor de 4 μg de plata. Se sabe que dos de los polímeros
utilizados, el poli (3-hexiltiofeno) y el poliestireno, son biocompatibles,
mientras que los otros dos se han desarrollado recientemente y se desconoce su
toxicidad. Los investigadores realizaron algunas pruebas de laboratorio
básicas, con resultados prometedores, pero dicen que se necesitarán estudios
específicos para determinar la biocompatibilidad de estos materiales.
Lógica comestible
Christopher Bettinger , de la Universidad Carnegie Mellon en Pittsburgh, Estados Unidos,
comenta sobre el artículo de la revista que describe los tatuajes: "Este es un documento realmente
interesante que explora la interfaz de la electrónica orgánica, la tecnología
de impresión, los dispositivos flexibles y la electrónica ingerible". Y
agrega: "Esta tecnología se suma a
la creciente lista de materiales, técnicas y metodologías de fabricación que
están dedicadas a aumentar las capacidades de los dispositivos electrónicos que
se pueden implementar en el tracto gastrointestinal a través de la vía oral .Los
transistores descritos aquí podrían usarse como elementos lógicos para sensores
ingeribles o dispositivos de liberación controlada inteligente. Lo que
queda por ver es cómo estos dispositivos pueden funcionar de manera estable en
el entorno potencialmente cáustico del estómago y el intestino delgado ".
Caironi dice: "Dimos un
primer paso, demostrando que podemos transferir circuitos impresos en artículos
comestibles. Por un lado, tenemos que profundizar en la evaluación de la
capacidad de los semiconductores. Por otro lado, tenemos que progresar a
nivel de sistema, integrando nuestros circuitos con sensores, para diferentes
aplicaciones, con baterías comestibles y con un sistema de comunicación
adecuado".
El trabajo titulado “Tattoo-PaperTransfer as a Versatile Platform for All-Printed Organic Edible Electronics”de Giorgio E. Bonacchini, Caterina Bossio, Francesco Greco, Virgilio Mattoli, Yun-Hi
Kim, Guglielmo Lanzani y Mario Caironi fue publicado el 20 de febrero de 2018
en “Advance Materials” DOI: 10.1002/adma 201706091.
Fuente: PhysicsWorld – Investigación
Semiconductores y electrónica - Michael Allen escritor de ciencia con sede en
el Reino Unido – 27.febrero.2018
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