Übertragbare Tattoos und Abziehbilder sind ein liebevolles Stück meiner Kindheit. Wer auch immer in meinem Alter ist, erinnert sich noch daran, wie viele "Transfers" wir zu Papier bringen konnten, um Szenarien und Abenteuer zu erfinden. Später war das Passwort "R41", die Übertragungen wurden verwendet, um Dinge zu kennzeichnen. Heute lebt die Technik im Gleichschritt mit der Technologie. Die Ära der essbaren Elektronik rückt dank der Entwicklung eines IIT-Projekts unter der Leitung von Giorgio Bonacchini näher.
Diese Komponenten werden jetzt verwendet, um intelligente Tätowierungen zu erstellen, die verschiedenen Anwendungen dienen. Eine davon, völlig neu und sehr interessant, ist essbare Elektronik. Die "Transferelli" bestehen nun aus einem dünnen Film aus Ethylcellulosepolymer, der mit einer Schicht wasserlöslicher Stärke oder Dextrin auf einem Blatt Papier befestigt ist.
Wenn Sie die "Übertragungen" (leider kann ich sie nicht anders nennen) in Wasser legen, wird die Dextrinschicht aufgelöst, sodass die Folie auf die menschliche Haut oder andere Objekte "übertragen" werden kann. Bilder und Text können einfach mit einem normalen Tintenstrahldrucker darauf gedruckt werden.
Essbare Elektronik
Es ist diese Kombination, die die Fantasie in einem Studio an derItalienisches Institut für Technologie in Genua (IIT) mit Georg Bonacchini als Erstautor. Das Team wird von Dr. Mario Caironi geleitet, der ein renommiertes Stipendium (ERC Consolidator) erhalten hat, mit dem das Gebiet der essbaren Elektronik weiterentwickelt werden soll.
Das Team nutzte die Technologie kürzlich, um essbare Elektronik auf Transferpapier zu drucken. Anschließend testete er die elektronischen Schaltkreise und übertrug sie auf essbare Gegenstände wie pharmazeutische Pillen und Obst.
Elektronische Geräte, die im Verdauungstrakt arbeiten, sind keineswegs neu. Seit vielen Jahren untersuchen Mediziner sogenannte Smart Pills, die Geräte enthalten (zum Beispiel diese) einnehmbare Mikrospritzen, die das Medikament genauer verteilen). Bisher Geräte, die ausschließlich aus Komponenten auf Siliziumbasis bestehen, die teuer und unflexibel sind.
Das italienische Team verwendete den Tintenstrahldruck, um elektronische Schaltkreise auf Transferpapier zu erstellen.
Die erste Frage ist einfach: Ist es biokompatibel?
Wir müssen es einnehmen, es ist wichtig zu wissen. Caironi und Kollegen weisen darauf hin, dass Ethylcellulosefolie seit langem als essbare Beschichtung verwendet wird, auch auf pharmazeutischen Pillen.
Schaltungen haben aber auch andere Komponenten. Beispielsweise enthalten Transistoren metallische Materialien. Ein einzelner Transistor benötigt nur 4 Mikrogramm Silber, daher sollten einfache Schaltungen deutlich unter dem Tagesgrenzwert für Silber liegen. Gedruckt in Mikropartikeln sollte es nach bereits durchgeführten Untersuchungen biokompatibel sein. Von den anderen vier vom Team verwendeten Halbleiterpolymeren sind zwei biokompatibel, P3HT und Polystyrol, und zwei noch nicht getestete 29-DPP-TVT und P (NDI2OD-T2).
Obwohl diese in Pikogrammmengen verwendet werden, werfen sie immer noch offensichtliche Fragen auf, wie sicher sie sind. Caironi, Bonacchini und Kollegen wissen das gut und übernehmen die Aufgabe zu bewerten, wie Polymere mit dem menschlichen Körper interagieren. Die Ergebnisse waren bisher positiv, es sind jedoch weitere Untersuchungen erforderlich.
Das Team verwendet diese Materialien, um eine Vielzahl von organischen Transistoren und Logikwechselrichtern auf Transferpapier zu drucken und anschließend deren Eigenschaften zu testen.
Neue Herausforderungen für die essbare Elektronik
Neben der Biokompatibilität müssen noch weitere Prüfungen durchgeführt werden. Beispielsweise setzt der Übertragungsprozess die Kreisläufe Luft, Licht und Wasser aus, was die Kreisläufe teilweise beeinträchtigen kann. Das Team konnte diesen Effekt durch Mischen von Polymeren und Halbleitern abschwächen. Die Stabilität ist immer noch variabel, aber die ersten Schritte in Richtung essbarer Elektronik sind mehr als ermutigend.
„Dieses Ergebnis ebnet den Weg für die Realisierung robuster komplementärer Schaltkreise“, sagen die Forscher. "Dieses System ist eine einfache und vielseitige Plattform für die Integration vollständig gedruckter organischer Schaltkreise auf Lebensmitteln und Arzneimitteln."
Die möglichen Anwendungen sind vielfältig
Für mich ist es ein aufregender Job. Diese Schaltkreise könnten sofort den Reifegrad einer Frucht oder die Essbarkeit und Verderblichkeit von Lebensmitteln und Produkten überwachen. Es wäre ein tödlicher Schlag für die Lebensmittelabfälle. Essbare Elektronik könnte auch die gezieltere Verabreichung von Arzneimitteln oder die Analyse verschiedener Arten direkt in das Verdauungssystem ermöglichen.
Natürlich bleibt noch viel zu tun, insbesondere bei essbaren Batterien, die diese Art von Schaltkreisen mit Strom versorgen sollen. Sie könnten wahrscheinlich von piezoelektrischen Energiesystemen angetrieben werden, die Energie aus Körperbewegungen oder sogar Schall erzeugen. Wie bereits erwähnt, ist dies auf jeden Fall ein großer Fortschritt für die Zukunft der essbaren und gedruckten Elektronik sowie für die Rückverfolgbarkeit von Produkten und die Transparenz der Lieferkette.
