ตามการวิจัยของอิตาลี คอปเปอร์พทาโลไซยานีน (CuPc) ซึ่งเป็นสารฟอกสีฟันทั่วไปนั้น ทำงานในทรานซิสเตอร์นาโนเช่นกัน และสามารถเปิดประตูสู่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่กินได้ที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้
พวกเขาค้นพบว่าปริมาณของวัสดุที่มนุษย์กินเข้าไปในสุขอนามัยทางทันตกรรมตามปกตินั้นเพียงพอที่จะสร้างทรานซิสเตอร์ได้ ทีมงานทำงานให้กับ Istituto Italiano di Tecnologia (IIT-Italian Institute of Technology) ของมิลาน ซึ่งเป็นองค์กรที่มีประวัติในการแสวงหาความก้าวหน้าในด้านอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่กินได้
เครื่องใช้ไฟฟ้าที่กินได้
ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีทางการแพทย์ การนำอุปกรณ์เข้าสู่ร่างกายมนุษย์อย่างปลอดภัยถือเป็นจุดสนใจหลักประการหนึ่ง การผ่าตัดมีค่าใช้จ่ายสูงและมีความเสี่ยงที่จะเกิดโรคแทรกซ้อน ทีมงานของ ITT กำลังพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่กินได้เพื่อปรับปรุงการเข้าถึง เป้าหมายของพวกเขาคือการสร้างเซ็นเซอร์ชีวการแพทย์ที่สามารถนำเข้าได้อย่างปลอดภัยโดยไม่ต้องมีการควบคุมดูแล ซึ่งช่วยลดภาระงานที่เพิ่มขึ้นของบุคลากรทางการแพทย์
เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ พวกเขาเริ่มมองหาว่าสารที่กินเข้าไปชนิดใดที่สามารถเพิ่มเป็นสองเท่าของเซมิคอนดักเตอร์ได้ วิธีการค้นหาของพวกเขานั้นแหวกแนว แทนที่จะพิจารณาวัสดุที่ได้รับการอนุมัติแล้วสำหรับการบริโภคโดยเจตนาของมนุษย์ พวกเขามองว่าสารเติมแต่งที่ถูกกลืนเข้าไปโดยไม่ได้ตั้งใจโดยไม่เกิดอุบัติเหตุเป็นผลพลอยได้จากการใช้งานอื่นๆ เช่น ยาสีฟันและสีย้อมลิปสติก ในพื้นที่นี้พวกเขาค้นพบคอปเปอร์พธาโลไซยานีน
จากสารฟอกขาวสู่แหล่งพลังงาน
Copper phthalocyanine เป็นผลึกสังเคราะห์ที่ใช้กันมากที่สุดเป็นสีย้อมสีน้ำเงิน ซึ่งเป็นส่วนผสมของยาสีฟันที่ใช้กันทั่วไปมาเป็นเวลาประมาณ 15 ปี เมื่อเติมลงในยาสีฟันจะเกาะติดกับเคลือบฟัน ทำให้ดูขาวขึ้น ทีมงานเริ่มการวิจัยสองระยะโดยการประเมินว่าปริมาณที่จำเป็นในการพัฒนาทรานซิสเตอร์ที่ใช้งานได้จะปลอดภัยหรือนำไปสู่ความเป็นพิษในร่างกายมนุษย์หรือไม่ ตลอดทั้งวันสารจะหลุดออกจากฟัน จากการวิเคราะห์ข้อมูลทางคลินิกและการทดสอบในห้องปฏิบัติการ พวกเขาสรุปได้ว่าปริมาณดังกล่าวเท่ากับคนทั่วไปที่กลืน CuPc ประมาณครึ่งมิลลิกรัมต่อวัน
ปรากฎว่ามีสารมากมายสำหรับสร้างทรานซิสเตอร์จำนวนมาก “ด้วยปริมาณทองแดง phthalocyanine ที่เรากินเข้าไปในแต่ละวัน ในทางทฤษฎีแล้ว เราสามารถผลิตทรานซิสเตอร์ที่กินได้ประมาณ 10,000 ตัว” Elena Feltr ผู้เขียนนำรายงาน การศึกษาระบุว่า “ระนาบระดับโมเลกุล ความเสถียรของอากาศที่ดี และการเคลื่อนตัวของตัวพาประจุที่มีผลกระทบจากสนาม” เป็นหนึ่งในคุณลักษณะที่น่ามีแนวโน้มมากที่สุดของ CuPc สำหรับการใช้งานตามวัตถุประสงค์ นอกจากนี้ ความสามารถในการละลายต่ำในของเหลวในร่างกาย เช่น น้ำลาย ทำให้ทรานซิสเตอร์ที่ใช้ CuPc เหมาะสมอย่างยิ่งกับการคลอดทางปาก
การผลิตทรานซิสเตอร์กินได้
นวัตกรรมของพวกเขาเกี่ยวข้องกับการจับคู่เซมิคอนดักเตอร์ใหม่นี้กับวิธีการสร้างวงจรที่มีอยู่ สารตั้งต้นเอทิลเซลลูโลสเป็นฐานของวงจร จากนั้น ฟิล์ม CuPC จะระเหยไปบนพื้นผิว และอิงค์เจ็ทจะพิมพ์หน้าสัมผัสทางไฟฟ้าที่เป็นทองเกรดอาหารลงไป วัตถุเจือปนอาหารทั่วไปอีกชนิดหนึ่ง ได้แก่ ไคโตซาน ซึ่งเป็นสารก่อเจล ถูกใช้เป็นประตูเพื่อให้การทำงานของแรงดันไฟฟ้าต่ำต่ำกว่า 1V ผลการทดสอบระบุว่าทรานซิสเตอร์ควรมีการทำงานที่เสถียรนานกว่าหนึ่งปีเมื่อสัมผัสกับอากาศ และสามารถมอดูเลตกระแสไฟฟ้าได้สองระดับ
ห้องทดลองที่การวิจัยเกิดขึ้น ซึ่งดำเนินการโดย Mario Caironi มีประวัติในด้านเทคโนโลยีที่กินได้ เมื่อปีที่แล้ว เขาเป็นผู้นำโครงการที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบแบตเตอรี่ที่กินได้ พวกเขาวางแผนที่จะค้นคว้าเกี่ยวกับขอบเขตนี้ต่อไป รวมถึงการทำงานในโครงการ European RoboFood ขั้นตอนต่อไปสำหรับทรานซิสเตอร์ที่ใช้ CuPC คือการปรับแต่งสารตั้งต้นที่กินได้เพื่อควบคุมการเติบโตของผลึก CuPc ได้ดียิ่งขึ้น นอกจากนี้ พวกเขายังพยายามค้นหาสารอื่นๆ ที่เหมาะสมสำหรับการสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถทำงานภายในร่างกายมนุษย์ได้
บทความเรื่อง “A Fully Edible Transistor Based on a Toothpaste Pigment” ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Advanced Science เมื่อวันที่ 16 กันยายน 2024
Ryan Whalen พูดถึงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีให้กับ The Debrief เขาสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีสาขาประวัติศาสตร์และปริญญาโทสาขาบรรณารักษศาสตร์และสารสนเทศศาสตร์พร้อมใบรับรองสาขาวิทยาศาสตร์ข้อมูล สามารถติดต่อเขาได้ที่ ryan@thedebrief.org และติดตามเขาบน Twitter @mdntwvlf