Sistemas microeletromecânicos transitórios que podem se autodissolver com o tempo

Produzindo e testando MEMS ecoreabsorvíveis e bioabsorvíveis. a, eb-MEMS suspenso com quatro amarras que conectam os cantos do dispositivo ao wafer de origem durante o processo de produção. b, A integração do dispositivo eb-MEMS com um substrato polimérico bioabsorvível flexível e circuitos integrados. Inserção:uma ilustração da integração de tais dispositivos na superfície curva do miocárdio (ou seja, a camada muscular do coração). c, A dissolução de um acelerômetro, como representante do eb-MEMS, em vários estágios. Crédito:Yang et al.

Normalmente, o principal objetivo dos engenheiros eletrônicos é desenvolver componentes e dispositivos que sejam duráveis e possam operar por longos períodos de tempo sem serem danificados. Tais dispositivos requerem materiais resistentes, que acabam por contribuir para o acúmulo de lixo eletrônico em nosso planeta.
Pesquisadores da Northwestern University e da Universidade de Illinois vêm realizando pesquisas com foco em um tipo totalmente diferente de sistema eletromecânico (MEMS):aqueles baseados nos chamados "materiais transitórios". Materiais transitórios são materiais que podem se dissolver, reabsorver, desintegrar ou desaparecer fisicamente de outras maneiras em momentos programados e específicos.

Seu artigo mais recente, publicado na Nature Electronics , apresenta novos MEMS baseados em materiais totalmente solúveis em água que podem se dissolver no ambiente circundante após determinados períodos de tempo. No futuro, esses materiais poderão ajudar a diminuir a quantidade de lixo eletrônico, possibilitando o desenvolvimento de alguns dispositivos eletrônicos que desaparecem espontaneamente quando não são mais necessários.

"Este trabalho se baseia em nossos esforços na criação de materiais e fundações de engenharia para dispositivos eletrônicos 'transitórios'", disse John A. Rogers, um dos pesquisadores que realizaram o estudo, ao Tech Xplore. "Um subconjunto desta classe de dispositivos transitórios são aqueles capazes de reabsorção em biofluidos ou águas subterrâneas através de processos de hidrólise, para produtos finais benignos."

Nos últimos anos, Rogers e seu grupo de pesquisa projetaram vários materiais que podem se dissolver no ambiente ao redor. Em seus trabalhos anteriores, eles também demonstraram o enorme potencial desses materiais para a criação de implantes médicos temporários com recursos eletrônicos digitais.

Por exemplo, eles sugeriram o uso desses materiais para fabricar sensores reabsorvíveis que poderiam ser implantados no cérebro de pacientes após uma lesão cerebral traumática ou após uma cirurgia cerebral, para detectar a pressão intercraniana. Da mesma forma, eles destacaram o uso potencial de materiais bioabsorvíveis para a criação de dispositivos que estimulam o corpo por dentro, como marca-passos cardíacos (dispositivos implantados que ajudam os pacientes a se recuperar após uma cirurgia cardíaca, controlando o ritmo cardíaco).

"Muitos desses sistemas podem se beneficiar de tecnologias MEMS eco/bioabsorvíveis para funções avançadas, uma capacidade que está ausente em nosso trabalho anterior nessa área", explicou Rogers. "Nossos novos dispositivos MEMS são caracterizados de forma única por sua capacidade de se dissolver em ambientes aquosos - no corpo ou no ambiente."

Os MEMS criados por esta equipe de pesquisadores são compostos por diferentes materiais que desaparecem gradualmente, reagindo lentamente com a água e, finalmente, produzindo resíduos inofensivos e ecológicos. Esses materiais incluem polissilício dopado, nitreto de silício e um polímero à base de polianidrido bioabsorvível.

"Fomos os primeiros a apresentar exemplos de dispositivos MEMS transitórios", disse Rogers. "Prevemos aplicações que vão desde implantes temporários, para atender às necessidades atuais não atendidas no atendimento ao paciente, até monitores ambientais que desaparecem com segurança após um período de uso para evitar a necessidade de recuperação. As aplicações militares podem incluir sistemas sensíveis implantados à distância, onde a recuperação indesejada por um adversário é uma preocupação."

Em testes e avaliações iniciais, Rogers e sua equipe testaram a capacidade de seus materiais se dissolverem dentro de pequenos animais enquanto aderem aos tecidos do corpo e obtiveram resultados altamente promissores. Seu trabalho poderia, portanto, abrir caminho para a fabricação de implantes médicos dissolúveis, sensores ambientais e outros tipos de dispositivos que se beneficiariam de desaparecer de maneira ecológica após a conclusão de tarefas específicas.

"Em nossa pesquisa atual, estamos explorando a possibilidade de integrar esses MEMS eco/bioreabsorvíveis em várias de nossas plataformas eletrônicas reabsorvíveis para criar novas classes de tecnologias de implantes temporários", acrescentou Rogers. + Explorar mais