Transistor revolucionario podría permitir dispositivos portátiles para medir el sodio y el potasio en la sangre

Los investigadores han desarrollado un transistor revolucionario que podría ser adecuado para bioelectrónica ligera, flexible y de alto rendimiento. El transistor electroquímico es compatible con la sangre y el agua y puede amplificar señales importantes, allanando el camino para su aplicación en la detección biomédica. El transistor podría permitir el uso de dispositivos portátiles para el procesamiento de señales en el sitio, justo en la interfaz biología-dispositivo. Algunas de sus aplicaciones probables podrían ser medir los latidos del corazón y los niveles de sodio y potasio en la sangre, así como el movimiento de los ojos en estudios de trastornos del sueño.

El transistor electroquímico vertical desarrollado por un equipo de investigación transdisciplinario en la Universidad Northwestern (Evanston, IL, EUA) se basa en un nuevo tipo de polímero electrónico y una arquitectura vertical, en lugar de plana. El transistor conduce tanto electricidad como iones y es estable en el aire. El diseño y la síntesis de los nuevos materiales, y la fabricación y caracterización del transistor fueron posibles gracias a la experiencia colaborativa de químicos, científicos de materiales e ingenieros biomédicos en el equipo de investigación.

Imagen: El transistor electroquímico vertical se basa en un nuevo tipo de polímero electrónico y una arquitectura vertical en lugar de plana (Fotografía cortesía de la Universidad Northwestern)

Para hacer que los circuitos electrónicos sean más fiables y potentes, se necesitan dos tipos de transistores: transistores de tipo p que llevan cargas positivas y transistores de tipo n que llevan cargas negativas. Este tipo de circuitos se denominan circuitos complementarios. En el pasado, los investigadores se han enfrentado al desafío de construir transistores de tipo n que también suelen ser inestables. El trabajo del equipo de investigación transdisciplinario es el primero en demostrar transistores electroquímicos con un rendimiento similar y muy alto para ambos tipos (p+n) de transistores electroquímicos. Esto ayudó a los investigadores a fabricar circuitos complementarios electroquímicos altamente eficientes.

"Toda la electrónica moderna usa transistores, que encienden y apagan rápidamente la corriente", dijo Tobin J. Marks, coautor del estudio. “Aquí usamos la química para mejorar el cambio. Nuestro transistor electroquímico lleva el rendimiento a un nivel totalmente nuevo. Tiene todas las propiedades de un transistor convencional, pero una transconductancia mucho mayor (una medida de la amplificación que puede ofrecer), ciclos ultraestables de las propiedades de conmutación, un tamaño pequeño que puede permitir la integración de alta densidad y una fabricación fácil y económica”.

“Este nuevo y emocionante tipo de transistor nos permite hablar el idioma de los sistemas biológicos, que a menudo se comunican a través de señales iónicas, y los sistemas electrónicos, que se comunican con electrones”, dijo Jonathan Rivnay, profesor de ingeniería biomédica en la Escuela McCormick. "La capacidad de los transistores para funcionar de manera muy eficiente como 'conductores mixtos' los hace atractivos para el diagnóstico y las terapias bioelectrónicas".

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Universidad Northwestern