ทรานซิสเตอร์กินได้ที่ทำจากยาสีฟันเพื่อขับเคลื่อน 'ยาเม็ดอัจฉริยะ'

คุณอาจแปลกใจที่ได้อ่านข้อความนี้ แต่สารที่พบในยาสีฟันในชีวิตประจำวันของเราอาจเป็นกุญแจสำคัญในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่รับประทานได้

นักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยี IIT-Italian ในมิลาน ได้สร้าง “ทรานซิสเตอร์ที่ใช้ยาสีฟัน” สำหรับการดูแลสุขภาพ

ทีมงานกล่าวว่าอุปกรณ์นาโนนี้อาจเป็นองค์ประกอบสำคัญของ “ยาเม็ดอัจฉริยะ” ในอนาคต เมื่อเข้าไปในร่างกาย อุปกรณ์ขนาดเล็กอาจติดตามสุขภาพของผู้คนแล้วพังทลายลงอย่างไม่เป็นอันตราย

“ด้วยปริมาณคอปเปอร์ phthalocyanine ที่เรารับประทานเข้าไปในแต่ละวัน ในทางทฤษฎีแล้ว เราสามารถผลิตทรานซิสเตอร์ที่กินได้ประมาณ 10,000 ตัว” Elena Feltri ผู้เขียนหลักและนักศึกษาปริญญาเอกของสถาบันกล่าว

เม็ดสีเพิ่มความสดใสให้ฟัน

ทีมงานมุ่งความสนใจไปที่สารที่เรียกว่าคอปเปอร์พทาโลไซยานีน เม็ดสีฟ้านี้มักพบในยาสีฟันที่มีจำหน่ายทั่วไป และทำหน้าที่เป็นสารฟอกสีฟันโดยการเคลือบฟันด้วยคริสตัล

สิ่งที่น่าสนใจคือคริสตัลเหล่านี้ทำหน้าที่เป็น “ตัวกรองแสง” ซึ่งจะสะท้อนแสงในลักษณะที่ทำให้ฟันดูขาวขึ้น

เมื่อเวลาผ่านไป คอปเปอร์พธาโลไซยานีนจะถูกน้ำลายออกอย่างช้าๆ และเข้าสู่ร่างกายของคุณในที่สุด

จากการวิจัย พวกเขาค้นพบว่าคนทั่วไปบริโภคคอปเปอร์พธาโลไซยานีนหนึ่งมิลลิกรัมโดยไม่รู้ตัวทุกครั้งที่แปรงฟัน

สิ่งที่น่าสนใจคือเม็ดสีนี้มีโครงสร้างทางเคมีที่เป็นเอกลักษณ์ ซึ่งช่วยให้นำประจุภายในผลึกได้ ซึ่งหมายความว่าสามารถส่งกระแสไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ

คุณสมบัตินี้ทำให้เป็นวัสดุในอุดมคติสำหรับเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เม็ดสีที่กินได้ยังสามารถให้พลังงานกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กภายในร่างกายของเราได้

ส่วนประกอบต่างๆ

นักวิจัยได้รวมคอปเปอร์พธาโลไซยานีนจำนวนเล็กน้อยเข้ากับวงจรที่กินได้ ทำให้เกิดทรานซิสเตอร์ที่ทำงานด้วยแรงดันไฟฟ้าต่ำ

วงจรถูกสร้างขึ้นบนฐานที่มั่นคงของสารตั้งต้นเอทิลเซลลูโลส มักใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตยาและอาหาร

นอกจากนี้ การเชื่อมต่อไฟฟ้าบนวงจรยังถูกพิมพ์โดยใช้เทคโนโลยีอิงค์เจ็ทอีกด้วย ในกรณีนี้ หมึกมีสารละลายของอนุภาคทองคำ ทองคำมักใช้ในการตกแต่งอาหารเป็นเม็ดสี และยังเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยมอีกด้วย

ทรานซิสเตอร์ทั้งหมดประกอบด้วย “เกต” ซึ่งควบคุมการไหลของกระแส

ประตูของทรานซิสเตอร์ที่กินได้นั้นมีพื้นฐานมาจากไคโตซาน ซึ่งเป็นโพลีเมอร์ธรรมชาติที่ได้มาจากเปลือกของสัตว์น้ำที่มีเปลือกแข็ง เช่น ปู ไคโตซานเป็น “สารก่อเจลเกรดอาหาร” ทำให้ปลอดภัยสำหรับการบริโภค

เมื่อใช้สร้างเจลอิเล็กโทรไลต์ จะเกิดเป็นวัสดุนำไฟฟ้าที่สามารถใช้ควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าได้

ด้วยการจ่ายแรงดันไฟฟ้าต่ำ (น้อยกว่า 1V) ไปที่เกต จะสามารถควบคุมการไหลของกระแสผ่านทรานซิสเตอร์ และเปิดหรือปิดได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ตามข่าวประชาสัมพันธ์ ทรานซิสเตอร์ที่กินได้เหล่านี้สามารถนำมาใช้ในยาอัจฉริยะเพื่อติดตามสัญญาณชีพ ตรวจพบโรคตั้งแต่เนิ่นๆ ให้การรักษาที่ตรงเป้าหมาย และแม้แต่ควบคุมคุณภาพอาหาร

ถัดไป ทีมงานวางแผนที่จะค้นหาวัสดุที่กินได้อื่นๆ ที่มีคุณสมบัติทางเคมีและกายภาพที่เหมาะสมเพื่อสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ชาญฉลาดและกินได้ อุปกรณ์เหล่านี้สามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์ด้านสุขภาพได้ เช่น การติดตามการทำงานของร่างกายในระบบย่อยอาหาร

ผลการวิจัยถูกตีพิมพ์ในวารสาร วิทยาศาสตร์ขั้นสูง