Peneliti di Universitas Chicago telah mengembangkan hidrogel unik yang berfungsi sebagai semikonduktor, menjembatani kesenjangan antara elektronik dan jaringan hidup.

Dipimpin oleh Asisten Profesor Sihong Wang, tim dari Sekolah Teknik Molekuler Pritzker menciptakan bahan yang fleksibel dan dapat diregangkan yang menghantarkan listrik sambil mempertahankan sifat yang mirip dengan jaringan manusia.

Bahan baru ini dapat merevolusi bioelektronik, seperti alat pacu jantung, sensor, dan sistem pengiriman obat.

Masalah dengan semikonduktor tradisional adalah bahwa mereka kaku, rapuh, dan "tidak suka air," membuatnya tidak cocok dengan jaringan lunak dan terhidrasi.

Di sisi lain, hidrogel lembut, dapat diregangkan, dan diisi dengan air, membuatnya ideal untuk bekerja bersama jaringan biologis.

Namun, hingga saat ini, menggabungkan kedua sifat menjadi satu bahan telah menjadi tantangan yang signifikan.

Tim UChicago mengambil pendekatan baru untuk mengembangkan bahan ini.

Alih-alih mencoba melarutkan semikonduktor dalam air, mereka menggunakan metode lain yang disebut pertukaran pelarut.

Mereka melarutkan semikonduktor dalam pelarut organik yang dapat bercampur dengan air, lalu menyiapkan gel.

Awalnya, gel ini bukan hidrogel, melainkan organogel. Untuk mengubahnya menjadi hidrogel, mereka merendam seluruh material dalam air, membiarkan pelarut organik larut sementara air menggantikannya.

Proses baru ini memungkinkan material mempertahankan sifat semikonduktornya sambil berperilaku seperti hidrogel biasa, dengan karakteristik lembut seperti jaringan.

Semikonduktor hidrogel yang dihasilkan dapat meregang hingga 150% dan memiliki kelembutan tingkat jaringan, sehingga sangat cocok dengan jaringan biologis.

Ia juga dapat secara efektif mengirimkan sinyal listrik, fungsi penting untuk perangkat bioelektronik.

Salah satu manfaat utama material ini adalah dapat langsung berinteraksi dengan jaringan, mengurangi respons imun dan peradangan yang sering terjadi saat perangkat medis tradisional ditanamkan.

Selain itu, hidrogel berpori, yang memungkinkannya mengangkut nutrisi dan bahan kimia secara efisien.

Fitur ini meningkatkan kemampuan material untuk merasakan sinyal biologis dan menjalankan fungsi terapeutik.

Misalnya, karena porositasnya, semikonduktor hidrogel dapat mendeteksi biomolekul dengan lebih baik, sehingga meningkatkan sensitivitas biosensor.

Ia juga dapat meningkatkan efek fotomodulasi, seperti menggunakan cahaya untuk mengaktifkan alat pacu jantung atau mempercepat penyembuhan luka dengan efek pemanasan yang lembut.

Peningkatan efisiensi ini berasal dari memungkinkan lebih banyak molekul biologis berinteraksi dengan material tersebut.

Para peneliti telah mematenkan semikonduktor hidrogel baru ini dan berupaya mengomersialkannya melalui Pusat Kewirausahaan dan Inovasi Polsky di UChicago.

Mereka yakin terobosan ini dapat menghasilkan perangkat bioelektronik yang lebih aman, lebih efektif, dan lebih tahan lama.

“Material kami menggabungkan yang terbaik dari kedua dunia—fleksibilitas dan kemampuan elektronik—sehingga menjadikannya ideal untuk perangkat medis implan,” kata Sihong Wang.

“Ini benar-benar kasus di mana satu tambah satu lebih besar dari dua.”

Perkembangan baru ini memiliki potensi untuk mengubah cara perangkat medis berinteraksi dengan jaringan hidup, meningkatkan hasil pasien dalam berbagai perawatan, dari alat pacu jantung hingga perawatan luka. (kpo)