Forskere hacker en 3D-printer for at fremskynde fremstillingen af ​​bioelektronik

Hastigheden af ​​innovation inden for bioelektronik og kritiske sensorer får et nyt løft med afsløringen af ​​en enkel, tidsbesparende teknik til hurtig prototyping af enheder.

Et forskerhold ved KTH Royal Institute of Technology og Stockholm Universitet rapporterede om en enkel måde at fremstille elektrokemiske transistorer ved hjælp af en standard Nanoscribe 3D mikroprinter. Uden renrumsmiljøer, opløsningsmidler eller kemikalier påviste forskerne, at 3D-mikroprintere kunne hackes til laserprint og mikromønsterhalvledende, ledende og isolerende polymerer.

Anna Herland, professor i mikro- og nanosystemer ved KTH, siger, at udskrivningen af ​​disse polymerer er et vigtigt skridt i prototyper af nye slags elektrokemiske transistorer til medicinske implantater, bærbar elektronik og biosensorer.

Teknikken kan erstatte tidskrævende processer, der kræver et dyrt renrumsmiljø. Det ville heller ikke involvere opløsningsmidler og udviklerbade, der har en negativ miljøpåvirkning, siger undersøgelsens medforfatter Erica Zeglio, en fakultetsforsker med Digital Futures, et forskningscenter, der drives i fællesskab af KTH Royal Institute of Technology og Stockholms Universitet.

"Nuværende metoder er afhængige af dyre og uholdbare renrumsmetoder," siger Zeglio. "Den metode, vi foreslog her, gør det ikke."

Polymerer er kernekomponenter i mange bioelektroniske og fleksible elektroniske enheder. Applikationerne er forskellige, herunder overvågning af levende væv og celler og diagnosticering af sygdomme i point-of-care test.

"Hurtig prototyping af disse enheder er tidskrævende og dyrt," siger Herland. "Det hindrer den udbredte anvendelse af bioelektroniske teknologier."

Ved hjælp af ultrahurtige laserimpulser skaber den nye metode muligheder for hurtig prototyping og skalering af mikroskala-enheder til bioelektronik, siger medforfatter og KTH-professor Frank Niklaus. Metoden kunne også bruges til at mønstre andre bløde elektroniske enheder, siger han. Holdet anvendte den nye metode til at fremstille komplementære invertere og enzymatiske glukosesensorer.

Herland siger, at metoden kunne fremme forskningen i bioelektroniske enheder og forkorte tiden til markedet markant.

"Dette skaber også mulighed for at erstatte nogle af de nuværende komponenter med billigere og mere bæredygtige alternativer," siger hun.

Forskerne offentliggjorde deres resultater i tidsskriftet Advanced Science.

Flere oplysninger: 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

Leveret af KTH Royal Institute of Technology