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Células anfitrionas de transistores 3D blandos
Los transistores flexibles basados en hidrogel que pueden albergar células vivas apuntan a una nueva clase de electrónica biointegrada, desdibujando la frontera entre los dispositivos semiconductores y los sistemas biológicos.
Investigadores del grupo de Electrónica Suave, Inteligente y Portátil (WISE) de la Universidad de Hong Kong han desarrollado los primeros transistores tridimensionales blandos que pueden integrarse con células vivas, un avance que podría remodelar la bioelectrónica y el diseño de dispositivos médicos.En el centro de la electrónica moderna se encuentran los transistores de silicio: interruptores rígidos y planos que accionan chips en todo, desde teléfonos hasta servidores.Pero su rigidez limita su capacidad de interactuar con el tejido vivo y blando.
Para abordar esa brecha, el equipo HKU-WISE, dirigido por el profesor Shiming Zhang, ha creado transistores 3D basados en hidrogel que no sólo son flexibles y biocompatibles, sino también lo suficientemente gruesos (escala milimétrica) para albergar células vivas directamente.A diferencia de los semiconductores tradicionales, estos materiales de hidrogel se sintetizan en agua mediante un proceso de autoensamblaje en 3D.Los dispositivos resultantes se comportan más como tejido biológico que como electrónica convencional, abriendo vías para integrar la funcionalidad eléctrica con los sistemas biológicos, algo que el silicio rígido simplemente no puede lograr.
Publicada en Science, la investigación marca un cambio en cómo se pueden concebir los transistores.En lugar de ser interruptores estrictamente electrónicos grabados en obleas de silicio planas, estos suaves transistores 3D fusionan estructura y función de maneras más adecuadas para aplicaciones biohíbridas.
Por qué esto es importante en electrónica: El diseño de transistores convencionales se ha centrado en reducir y apilar estructuras de silicio para aumentar el rendimiento e integrar más dispositivos en chips.Avances como los transistores 3D basados en materiales 2D prometen una informática de alto rendimiento y eficiencia energética.Pero integrar la electrónica con la biología requiere algo diferente: materiales y arquitecturas de dispositivos que puedan vivir junto a las células sin sufrir daños ni rechazo.Los transistores de hidrogel desarrollados por HKU-WISE ofrecen precisamente eso.
Estos dispositivos blandos podrían habilitar interfaces bioelectrónicas para el seguimiento de la salud, prótesis neuronales y sistemas informáticos híbridos que combinen células vivas con control electrónico.Aunque aún es temprano, el enfoque apunta hacia un futuro en el que la electrónica ya no estará separada de los entornos biológicos sino integrada e interactiva con ellos.Los investigadores enfatizan que este es un paso inicial, y que se necesita más trabajo sobre el rendimiento, la durabilidad y la seguridad antes de que surjan aplicaciones prácticas.