Переносные татуировки и наклейки — это любимая часть моего детства. Любой мой ровесник еще помнит, сколько «Трансферелли» мы могли записать на бумагу, чтобы придумывать сценарии и приключения. Позже пароль стал «R41», переводы использовались для маркировки вещей. Сегодня техника снова живет в ногу с технологией. Эра съедобной электроники приближается благодаря разработкам проекта IIT, возглавляемого Джорджио Бонаккини.
Эти компоненты теперь используются для создания интеллектуальных татуировок, которые имеют различное применение. Один из них, совершенно новый и очень интересный, — съедобная электроника. «Трансферы» теперь состоят из тонкой пленки полимера этилцеллюлозы, прикрепленной к листу бумаги слоем водорастворимого крахмала или декстрина.
Помещение «Трансферелли» (извините, по-другому я их назвать не могу) в воду растворяет слой декстрина, позволяя «переносить» лист на кожу человека или другие предметы. На них можно распечатать изображения и текст, просто используя обычный струйный принтер.
Съедобная электроника
Именно эта комбинация пробудила воображение в исследовании, проведенном вИтальянский технологический институт в Генуе (ИИТ), с Джорджио Бонаккини как первый автор. Команду возглавляет доктор Марио Кайрони, обладатель престижного гранта (ERC Consolidator), предназначенного для дальнейшего развития области пищевой электроники.
Команда недавно использовала эту технологию для печати съедобной электроники на переводной бумаге. Затем он протестировал электронные схемы и применил их к съедобным предметам, таким как фармацевтические таблетки и фрукты.
Электронные устройства, работающие внутри пищеварительного тракта, вовсе не новы. В течение многих лет медицинские работники изучали так называемые смарт-таблетки, содержащие устройства (например, эти микрошприцы для проглатывания, которые более точно распределяют препарат). До сих пор устройства изготавливались исключительно из компонентов на основе кремния, которые были дорогими и негибкими.
Итальянская команда использовала струйную печать для создания электронных схем на копировальной бумаге.
Первый вопрос прост: биосовместимость?
Мы должны его проглотить, это важно знать. Кайрони и его коллеги отмечают, что пленка из этилцеллюлозы уже давно используется в качестве съедобного покрытия, в том числе для фармацевтических таблеток.
Но в схемах есть и другие компоненты. Например, транзисторы содержат металлические материалы. Для одного транзистора требуется всего 4 микрограмма серебра, поэтому в простых схемах содержание серебра должно быть значительно ниже дневной нормы. Согласно уже проведенным исследованиям, напечатанный в виде микрочастиц он должен быть биосовместимым. Из четырех других полупроводниковых полимеров, использованных командой, два биосовместимы: P3HT и полистирол, а два еще не протестированы: 29-DPP-TVT и P(NDI2OD-T2).
Хотя они используются в количествах в пикограммах, они все же вызывают очевидные вопросы о том, насколько они безопасны. Кайрони, Боначини и его коллеги хорошо это знают и берут на себя задачу оценить, как полимеры взаимодействуют с человеческим телом. Пока результаты были положительными, но необходимы дополнительные исследования.
Команда использует эти материалы для печати различных органических транзисторов и логических инверторов на копировальной бумаге, а затем проверяет их свойства.
Новые вызовы для пищевой электроники
Помимо проверок на биосовместимость, существуют и другие проверки. Например, в процессе переноса схемы подвергаются воздействию воздуха, света и воды, что может частично скомпрометировать схемы. Команда смогла смягчить этот эффект, смешав полимеры и полупроводники. Стабильность по-прежнему непостоянна, но первые шаги на пути к съедобной электронике более чем обнадеживают.
«Этот результат открывает путь к созданию надежных дополнительных цепей», — говорят исследователи. «Эта система обеспечивает простую и универсальную платформу для интеграции полностью печатных органических схем в продукты питания и лекарства».
Возможных приложений много
Для меня это увлекательная работа. Эти схемы могли бы мгновенно отслеживать степень спелости фруктов, а также съедобность и скоропортимость пищевых продуктов и продуктов. Это было бы смертельным ударом для пищевые отходы. Съедобная электроника также может позволить более целенаправленно доставлять лекарства или проводить различные виды анализов непосредственно в пищеварительную систему.
Конечно, предстоит еще много работы, особенно над съедобными батарейками, которые должны обеспечивать питание этих типов цепей. Вероятно, они могли бы питаться от пьезоэлектрических энергетических систем, которые генерируют энергию от движения тела или даже звука. В любом случае, как уже упоминалось, это большой шаг вперед для будущего пищевой и печатной электроники, а также для отслеживания продукции и прозрачности цепочки поставок.
