3D-Mikrodrucker zur Herstellung von Transistoren für die Bioelektronik gehackt

Ein Forschungsteam der Königlichen Technischen Hochschule (KTH) und der Universität Stockholm berichtete über eine einfache Methode zur Herstellung elektrochemischer Transistoren mit einem handelsüblichen Nanoscribe 3D-Mikrodrucker.

Mit Hilfe eines Standard Nanoscribe 3D-Mikrodruckers ist es den Forschenden gelungen, elektrochemische Transistoren auf einfache Weise herzustellen, ohne dass dafür Reinraumumgebungen, Lösungsmittel oder Chemikalien benötigt werden. Anna Herland, Professorin für Mikro- und Nanosysteme am KTH, betont, dass das Drucken dieser Polymere ein entscheidender Schritt beim Prototyping neuer Arten elektrochemischer Transistoren für medizinische Implantate, tragbare Elektronik und Biosensoren ist.

Laut Anna Herland, Professorin für Mikro- und Nanosysteme an der KTH, ist das Drucken dieser Polymere ein wichtiger Schritt bei der Herstellung von Prototypen neuartiger elektrochemischer Transistoren für medizinische Implantate, tragbare Elektronik und Biosensoren.

Erica Zeglio, Mitautorin der Studie und Forscherin am Digital Futures, einem gemeinsam von KTH, der Universität Stockholm und RISE betriebenen Forschungszentrum, hebt hervor, dass die Technik zeitintensive Prozesse ersetzen könnte, die teure Reinraumumgebungen erfordern, und dabei umweltschädliche Lösungsmittel und Entwicklerbäder vermeidet.

“Die derzeitigen Methoden beruhen auf teuren und nicht nachhaltigen Reinraumverfahren”, sagt Zeglio. “Die von uns vorgeschlagene Methode tut das nicht.”

Polymere spielen eine zentrale Rolle in vielen bioelektronischen und flexiblen elektronischen Geräten mit vielfältigen Anwendungen, von der Überwachung lebender Gewebe und Zellen bis hin zur Diagnose von Krankheiten in Point-of-Care-Tests.

“Die schnelle Herstellung von Prototypen dieser Geräte ist zeitaufwändig und kostspielig.” sagt Herland. “Das behindert die breite Einführung bioelektronischer Technologien.”

Die neue Methode, die ultrakurze Laserpulse verwendet, eröffnet Möglichkeiten für das schnelle Prototyping und die Skalierung von Mikrogeräten für die Bioelektronik, so Mitautor und KTH-Professor Frank Niklaus. Das Team wandte die neue Methode an, um komplementäre Inverter und enzymatische Glukosesensoren zu fertigen.

Diese Technik eliminiert den Bedarf an Lösungsmitteln und Lift-off-Prozessen, wie sie bei der Herstellung von Standardelektronik verwendet werden, und könnte auch für die Musterung anderer weicher elektronischer Geräte genutzt werden. Herland betont, dass die Methode die Forschung an bioelektronischen Geräten voranbringen und die Markteinführungszeit erheblich verkürzen könnte.

“Das schafft auch die Möglichkeit, einige der derzeitigen Komponenten durch billigere und nachhaltigere Alternativen zu ersetzen”, sagt sie.

Zu den Koautoren gehörten Alessandro Enrico, Sebastian Buchmann, Fabio De Ferrari, Yunfan Lin, Yazhou Wang, Wan Yue, Gustaf Mårtensson, Göran Stemme und Mahiar Max Hamedi.

Die Ergebnisse wurden im Journal Advanced Science veröffentlicht, unterstützt durch Digital Futures und weitere Förderer, darunter die Knut und Alice Wallenberg-Stiftung, der Schwedische Forschungsrat, das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon 2020 der Europäischen Union sowie Formas, ein schwedischer Forschungsrat für nachhaltige Entwicklung.