Circuito de semiconductores y lógicos estirables para dispositivos bioelectrónicos flexibles implantables. (a) Ilustración esquemática del semiconductor estirable biocompatible, formado combinando un polímero semiconductor orgánico (DPPT-TT) con un elastómero de grado médico (BIIR) a través de un proceso de vulcanización de mezclas. (b) Fotografía de un circuito lógico (inversor) fabricado utilizando el semiconductor desarrollado, implantado subcutáneamente en un ratón de laboratorio, junto con curvas características de transferencia de voltaje (VTC) medidas antes y después de la implantación. Crédito: Jung, KH et al. Un transistor orgánico elastomérico biocompatible para la electrónica implantable. Nature Electronics doi: 10.1038/s41928-025-01444-9
Los recientes avances tecnológicos han abierto nuevas posibilidades para el desarrollo de dispositivos biomédicos avanzados que podrían implantarse dentro del cuerpo humano. Estos dispositivos podrían usarse para monitorear señales biológicas que ofrecen información sobre la evolución de afecciones médicas específicas o incluso podrían ayudar a alterar procesos fisiológicos problemáticos.
A pesar de su potencial para el diagnóstico y el tratamiento de algunas afecciones, la mayoría de los dispositivos implantables desarrollados hasta la fecha se basan en componentes electrónicos rígidos. Estos componentes pueden dañar el tejido dentro del cuerpo o causar inflamación.
Algunos ingenieros electrónicos han estado tratando de desarrollar electrónica implantable alternativa basada en materiales blandos y estirables, como los polímeros. Sin embargo, los polímeros y los materiales elásticos más conocidos no son biocompatibles, lo que significa que pueden provocar respuestas inmunes y afectar negativamente el crecimiento de las células.
Investigadores de la Universidad Kyung Hee, la Universidad Sungkyunkwan y otros institutos en Corea del Sur han introducido un nuevo transistor orgánico, un dispositivo que modula el flujo de corriente eléctrica en circuitos, que parece ser estirable y biocompatible.
Su dispositivoIntroducido en un documento en la electrónica de la naturaleza, se realizó utilizando una mezcla de fibras semiconductoras extremadamente delgadas y un material elástico compuesto biocompuesto.
“Durante más de una década, nuestro grupo ha estado trabajando en semiconductores intrínsecamente estirables que pueden alargarse como la piel humana mientras funcionan como transistores”, dijo Jin Young Oh, autor senior del periódico, a Tech Xplore.
“Si bien avanzamos en la capacidad de estiramiento mecánico, se mantuvo una limitación crítica: la mayoría de los elastómeros utilizados en la investigación fueron el grado industrial, sin la verdadera biocompatibilidad para la implantación segura a largo plazo. Este desafío nos inspiró a repensar los materiales a un nivel fundamental”.
Los investigadores involucrados en el desarrollo del nuevo transistor han estado explorando el uso de semiconductores orgánicos y elastómeros médicos para el desarrollo de dispositivos biomédicos durante algún tiempo.
Sobre la base de su trabajo anterior, intentaron realizar el primer transistor que se puede estirar, pero que también se puede insertar de manera segura dentro del cuerpo sin causar inflamación o tejido dañino.
“Nuestro transistor está construido a partir de un compuesto de un polímero semiconductor de alto rendimiento (DPPT-TT) y un caucho de grado médico llamado caucho bromado de isobutileno-isopreno (BIIR)”, explicó OH.
“Utilizando un proceso de vulcanización que es un método de reticulación de caucho clásico, creamos una red de nanofibras de semiconductores integrados en una matriz elástica y biocompatible. Esta arquitectura proporciona transporte de carga estable y una suavidad mecánica excepcional”.
Los investigadores diseñaron electrodos de doble capa para su dispositivo que están hechos de plata y oro, dos materiales que son conductores, químicamente estables y no se corroerían cuando se colocan en fluidos corporales durante períodos prolongados de tiempo.
En las pruebas iniciales, descubrieron que su transistor podría estirar hasta un 50% de tensión, perdiendo con éxito 10,000 ciclos de estiramiento mientras sigue operando normalmente.
Ah, y sus colegas también implantaron su dispositivo debajo de la piel de los ratones, para evaluar su rendimiento y seguridad en entornos biológicos. Descubrieron que el transistor funcionó notablemente bien, al tiempo que se ajustaba al tejido de los animales y resistía la degradación cuando estaba en contacto con fluidos biológicos.
“Mostramos no solo la operación estable del dispositivo en condiciones fisiológicas, sino también una excelente seguridad in vitro e in vivo, sin inflamación ni encapsulación fibrótica después de 30 días de implantación”, dijo OH. “Validamos además puertas lógicas y matrices de matriz activa, lo que demuestra la escalabilidad de la plataforma”.
El transistor suave y biocompatible desarrollado por este equipo de investigadores pronto podría usarse para desarrollar una amplia gama de productos electrónicos. Estos incluyen biosensores que pueden monitorear procesos fisiológicos, implantes inteligentes para la entrega precisa de medicamentos, sistemas protésicos que conectan el cerebro con extremidades robóticas e incluso nuevos tipos de dispositivos de consumo.
“Nuestros próximos estudios seguirán dos direcciones distintas”, dijo OH. “En el lado del hardware, nuestro objetivo es mejorar aún más el rendimiento del transistor, la escalabilidad y la integración en circuitos complejos como la lógica en las arquitecturas de memoria. En el lado biomédico, planificamos estudios in vivo extendidos para validar la seguridad y confiabilidad a largo plazo”.
Finalmente, OH y sus colegas también les gustaría explorar la posibilidad de usar su transistor para crear dispositivos inspirados en el cerebro implantables. Por ejemplo, imaginan nuevos sistemas de eficiencia energética y con IA que podrían detectar el entorno dentro del cuerpo, al tiempo que hacen predicciones basadas en los datos que recopilan.
“En última instancia, imaginamos combinar los avances de hardware con software impulsado por IA para crear electrónica implantable de autoaprendizaje”, agregó OH.
Escrito para usted por nuestro autor Ingrid Fadellieditado por Sadie Harleyy verificado y revisado por Robert Egan—Este artículo es el resultado de un trabajo humano cuidadoso. Confiamos en lectores como usted para mantener vivo el periodismo científico independiente. Si este informe le importa, considere un donación (especialmente mensual). Obtendrá una cuenta sin anuncios como agradecimiento.
Más información: Kyu Ho Jung et al, un transistor orgánico elastomérico biocompatible para electrónica implantable, Electrónica Natural (2025). Dos: 10.1038/s41928-025-01444-9.
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Cita: un transistor biocompatible y estirable para dispositivos implantables (2025, 17 de septiembre) Recuperado el 17 de septiembre de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-09-Biocompatible-Stretchable-transistor-implantable-Devices.html
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