Транзистор на основе зубной пасты — это последняя инновация исследовательской группы Istituto Italiano di Tecnologia (IIT-Итальянский технологический институт) в Милане, которая расширяет границы съедобной электроники. Ожидается, что это инновационное наноустройство станет ключевым компонентом будущих умных таблеток, предназначенных для мониторинга состояния здоровья изнутри организма, а затем безопасного растворения после завершения своей функции. Результаты исследования были опубликованы в журнале Advanced Science.
Несколько коммерческих формул зубной пасты содержат кристаллы фталоцианина меди, синего пигмента, который действует как отбеливающее средство. Это вещество откладывается на зубах, действуя как оптический фильтр, чтобы усилить их белизну. В течение дня фталоцианин меди постепенно удаляется слюной и попадает в организм. Исследовательская группа в Центре нанонауки и технологий (CNST) ИИТ в Милане (Италия) исследовала свойства этого вещества в сотрудничестве с исследователем-стоматологом из Университета Нови-Сада в Сербии. С помощью лабораторного моделирования и анализа существующих клинических данных они определили, что в среднем мы непреднамеренно поглощаем около 1 миллиграмма фталоцианина меди каждый раз, когда чистим зубы.
«Используя то количество фталоцианина меди, которое мы потребляем ежедневно, мы теоретически могли бы изготовить около 10 000 съедобных транзисторов», — говорит ведущий автор исследования Елена Фелтри.
На самом деле, интригующим аспектом этого пигмента является его химическая структура, которая облегчает проводимость заряда внутри его кристаллов, что делает фталоцианин меди прекрасным кандидатом для использования в качестве полупроводника в органической электронике.
Исследовательская группа интегрировала небольшие количества этого нового ингредиента в качестве полупроводника в уже проверенный рецепт для создания съедобных схем. Схемы построены на этилцеллюлозной подложке с электрическими контактами, напечатанными с использованием струйной технологии, и раствором золотых частиц, которые обычно используются в кулинарном декоре. «Затвор», изготовленный из электролитического геля на основе хитозана — пищевого гелеобразующего агента, полученного из ракообразных, таких как синие крабы, — позволяет транзистору работать при низком напряжении менее 1 В.
Этот съедобный транзистор был разработан в лаборатории печатной и молекулярной электроники под руководством Марио Кайрони и является продолжением изобретения съедобной батареи той же группой в прошлом году. Лаборатория Кайрони занимается изучением электронных свойств продуктов питания и их производных с целью разработки съедобных электронных устройств для будущих применений в здравоохранении и контроле качества в пищевой промышленности. В 2019 году Кайрони получил грант для исследования области пищевой электроники. Более того, с 2021 года его команда участвует в европейском проекте RoboFood, направленном на разработку съедобных роботов.
Следующим шагом исследовательской группы станет выявление других съедобных веществ с подходящими химическими и физическими свойствами для создания интеллектуального съедобного электронного устройства для использования в медицинских целях, например, для мониторинга параметров организма в желудочно-кишечном тракте.
