Главная / Костевидный трехмерный кремний, синтезированный для медицинских устройств
05.08.2015 |
|
 Ученые разработали новый подход к более тесной интеграции медицинских устройств с биологическими системами. Исследователи разработаны первые скелетоподобные кремниевые спикулы, подготовленные с помощью химических процессов.
Используя образование костной ткани в качестве руководства, группа разработала синтетический материал из кремния, показывающий потенциал для улучшения взаимодействия между мягкими тканями и твердыми материалами. Это сила фундаментальных научных исследований. Был создан материал, который предварительно способен повышать функции мягких тканей. Это открывает новые возможности для построения электроники, повышающей зондирование и стимулирования на био-интерфейсах.
Команда добилась трех успехов в развитии полупроводниковых и биологических материалов. Одним из продвижений была демонстрация трехмерной литографии строго химических способом. Существующие методы литографии создают возможности более плоских поверхностей. Лабораторная система имитирует естественный процесс реакции-диффузии, который приводит к нарушающим симметрию формами в природе: рифленая и зубчатая форма жало пчелы, например.
Команда разработала синтез модуляции напряжения, чтобы способствовать росту кремниевых нанопроводов и побудить шаблоны на основе золота в кремнии. Золото выступает в качестве катализатора роста в кремнии. При повторном увеличении и уменьшении давления на их образцы, исследователи смогли контролировать осаждение золота и диффузии вдоль граненых кремниевых поверхностей.
Идея использования циклов осаждения-диффузии может быть применена к синтезу более сложных 3D полупроводников. Полупроводниковая промышленность использует химическое травление, чтобы создать плоские узоры на кремниевых пластинах. Части пластины маскируются тонкой пленкой для физической блокировки травления, чтобы оно осуществлялось только на открытых зонах поверхности.
В другом продвижении, ученые разработали новый химический метод, который зависит от сверхъестественной способности атомов золота захватывать переносящие кремний электроны для избирательного предотвращения травления.
К своему удивлению, исследователи обнаружили, что даже редкое покрытие атомов золота на кремниевой матрице предотвращает травление в их близости. Этот метод также применяется в 3D литографии многих других полупроводниковых соединений.
Дальнейшее тестирование показало третье продвижение проекта. Тестирование показало, что синтетические кремниевые иглы показали сильные взаимодействия с коллагеновыми волокнами, чем имеющиеся в настоящее время кремниевые структуры. Исследователи вставили синтетические спикулы и другие кремниевые структуры в коллагеновые волокна и затем вытащили их. Атомно-силовой микроскоп измерил усилие, необходимое для выполнения каждого действия.
Одним из основных барьеров в области биоэлектроники или имплантатов является тот факт, что интерфейс между электронным устройством и тканями или органами не является устойчивым. Спикулы показать перспективы для преодоления этого барьера. Они легко проникали в коллаген, и затем глубоко укоренились, подобно жалу пчелы в коже человека.
|
|
