p Os pesquisadores desenvolveram uma nova abordagem para uma melhor integração de dispositivos médicos com sistemas biológicos. Os pesquisadores, liderado por Bozhi Tian, professor assistente de química na Universidade de Chicago, desenvolveram as primeiras espículas de silício semelhantes a esqueletos já preparadas por meio de processos químicos. p "Usando a formação óssea como guia, o grupo Tian desenvolveu um material sintético de silício que mostra potencial para melhorar a interação entre tecidos moles e materiais duros, "disse Joe Akkara, um diretor de programa na divisão de pesquisa de materiais da National Science Foundation, que financia esta pesquisa. "Este é o poder da pesquisa científica básica. O grupo Tian criou um material que preliminarmente parece melhorar a função dos tecidos moles."

p Em um Ciência artigo publicado em 26 de junho, Tian e seus co-autores da UChicago e da Northwestern University descreveram seu novo método para a síntese e fabricação de semicondutores tridimensionais mesocópicos (intermediários entre as escalas nanométrica e macroscópica).

p "Isso abre uma nova oportunidade para a construção de eletrônicos para detecção e estimulação aprimoradas em interfaces biológicas, "disse o autor principal Zhiqiang Luo, um pós-doutorado no laboratório de Tian.

p A equipe alcançou três avanços no desenvolvimento de materiais semicondutores e biológicos. Um avanço foi a demonstração, por meios estritamente químicos, de litografia tridimensional. As técnicas litográficas existentes criam recursos sobre superfícies planas. O sistema de laboratório imita o processo natural de reação-difusão que leva a formas de quebra de simetria na natureza:a forma sulcada e entalhada de um ferrão de abelha, por exemplo.

p A equipe de Tian desenvolveu uma síntese de modulação de pressão, para promover o crescimento de nanofios de silício e para induzir padrões baseados em ouro no silício. O ouro atua como um catalisador de crescimento do silício. Ao aumentar e diminuir repetidamente a pressão em suas amostras, os pesquisadores conseguiram controlar a precipitação e difusão do ouro ao longo das superfícies facetadas do silício.

p "A ideia de utilizar ciclos de deposição-difusão pode ser aplicada para sintetizar semicondutores 3D mais complexos, "disse o co-autor Yuanwen Jiang, um Seymour Goodman Fellow em química na UChicago.

p Gravura de silicone 3D

p A indústria de semicondutores usa corrosão química úmida com resistência à corrosão para criar padrões planos em pastilhas de silício. Porções do wafer mascarado com película fina bloqueiam fisicamente o ataque de ser realizado, exceto nas áreas de superfície aberta.

p Em outro avanço, Tian e seus associados desenvolveram um novo método químico que, em vez disso, depende da incrível capacidade dos átomos de ouro de capturar elétrons que carregam silício para prevenir seletivamente a corrosão.

p Para sua surpresa, os pesquisadores descobriram que mesmo uma cobertura esparsa de átomos de ouro sobre a matriz de silício impediria a corrosão de ocorrer em sua proximidade. Este método também se aplica à litografia 3D de muitos outros compostos semicondutores.

p "Este é um mecanismo fundamentalmente novo para máscara de corrosão ou resistência à corrosão, "Tian disse." Todo o processo é químico.

p Outros testes revelaram o terceiro avanço do projeto. O teste mostrou que as espículas de silício sintético exibiam interações mais fortes com as fibras de colágeno - um substituto semelhante à pele para o tecido biológico - do que as estruturas de silício disponíveis atualmente. Tian e seus associados inseriram as espículas sintéticas e as outras estruturas de silício nas fibras de colágeno, em seguida, puxou-os para fora. Um microscópio de força atômica mediu a força necessária para realizar cada ação.

p "Um dos maiores obstáculos na área de bioeletrônica ou implantes é que a interface entre o dispositivo eletrônico e o tecido ou órgão não é robusta, "Tian disse.

p As espículas prometem superar esse obstáculo. Eles penetraram facilmente no colágeno, em seguida, tornou-se profundamente enraizado, muito parecido com um ferrão de abelha na pele humana.