Hoy en día, los microsensores ya se utilizan en muchas aplicaciones diferentes, como la detección de gases venenosos. También están integrados en sistemas miniaturizados de transmisor / receptor, como los chips ubicuos RFID. Sin embargo, como los sensores a menudo contienen metales preciosos que son dañinostanto para el medio ambiente como para la salud humana, no son adecuados para aplicaciones médicas que impliquen contacto directo con el cuerpo humano o para su inclusión en productos alimenticios. Por lo tanto, existe un alto nivel de interés, tanto en investigación como en industria, en el desarrollo de microsensores hechos de-materiales tóxicos que también son biodegradables.
alambre de magnesio y polímero compostable
Un equipo de investigadores dirigido por Giovanni Salvatore, post-doc. En el Laboratorio de Electrónica, ha estado trabajando con científicos de otros institutos ETH en el desarrollo de microsensores biodegradables para la medición de temperatura. Acaban de informar sus hallazgos en la revista científica Materiales funcionales avanzados . Los microsensores biocompatibles se crean encapsulando un filamento eléctrico superfino y bien enrollado hecho de magnesio, dióxido de silicio y nitruro en un polímero compostable. El magnesio es un componente importante de nuestra dieta, mientras que el dióxido de silicio y el nitruro son biocompatibles y solubles en agua.El polímero en cuestión se produce a partir de almidón de maíz y papa, y su composición cumple con la legislación alimentaria de la UE y EE. UU.
Giovanni Salvatore, un investigador postdoctoral que trabaja en el grupo del profesor Tröster, está convencido de que estos microsensores biodegradables tienen un futuro brillante. Como ejemplo, cita una aplicación potencial: "En preparación para el transporte a Europa, el pescado de Japón podría ser equipado conpequeños sensores de temperatura, lo que les permite ser monitoreados continuamente para garantizar que se mantengan a una temperatura lo suficientemente fría ". Esto requiere sensores que sean adecuados para su uso en alimentos y no sean una amenaza para la salud del consumidor. Los sensores también deben ser pequeños, robustos ylo suficientemente flexible como para sobrevivir en contenedores llenos de pescado u otros productos alimenticios.
Más delgado que un solo filamento de cabello
El sensor desarrollado por los investigadores tiene solo 16 micrómetros de grosor, lo que lo hace mucho más delgado que un cabello humano 100 micrómetros y, al tener solo unos pocos milímetros de longitud, no pesa más que una fracción de miligramo.En la forma actual, el sensor se disuelve completamente en una solución salina al uno por ciento en el transcurso de 67 días. En la actualidad, el sensor continúa funcionando durante un día cuando está completamente sumergido en agua. Este tiempo sería suficiente para monitorear un envío de pescado desdeJapón a Europa. "Pero es relativamente fácil extender la vida útil ajustando el grosor del polímero", dice Salvatore. Sin embargo, un sensor más grueso sería menos flexible. El sensor de corriente es tan delgado que continúa funcionando incluso si funciona.está completamente arrugado o doblado. Incluso cuando se estira alrededor de un 10% de su tamaño original, el sensor permanece intacto.
Para la fuente de alimentación, los investigadores han conectado el sensor a una micro batería externa utilizando cables de zinc ultradelgados y biodegradables. En el mismo chip no biodegradable hay un microprocesador y un transmisor que envía los datos de temperatura a través de Bluetooth auna computadora externa. Esto permite monitorear la temperatura de un producto en un rango de 10 a 20 metros.
Los biosensores se volverán comunes
La producción de microsensores biocompatibles es actualmente un proceso muy lento y costoso. Sin embargo, Salvatore confía en que pronto será posible producir tales sensores para el mercado masivo, especialmente a medida que los métodos de impresión de circuitos electrónicos se vuelven cada vez más sofisticados ".Una vez que el precio de los biosensores caiga lo suficiente, podrían usarse prácticamente en cualquier lugar ", dice Salvatore. Los sensores proporcionarían el vínculo entre el mundo físico y el digital, llevando los productos alimenticios al" Internet de las cosas ". Su uso no se limitaría a la temperaturamedición: se podrían implementar microsensores similares para controlar la presión, la acumulación de gas y la exposición a los rayos UV.
Salvatore predice que estos sensores biodegradables serán parte de nuestra vida cotidiana dentro de 5 a 10 años, dependiendo del nivel de interés mostrado por la industria. En ese momento, la batería, el procesador y el transmisor probablemente estarían integrados en el microsensor, Salvatoreexplica. Todavía se necesita mucha más investigación antes de que estos componentes puedan usarse sin preocuparse por la salud humana o el medio ambiente. Por lo tanto, el equipo está buscando una fuente de energía biocompatible para alimentar su sensor.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por ETH Zúrich . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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