Инженери от Масачузетския технологичен институт са разработили лесен за разпечатване мек електрод, който не съдържа никакъв метал. Той представлява проводящ полимерен хидрогел, който наподобява биологична тъкан. Разработката може да замени металите като електрически интерфейси за пейсмейкъри, кохлеарни импланти и други електронни импланти.

Независимо от формата и функцията, почти всички електронни импланти съдържат електроди – малки проводящи елементи, които се прикрепят директно към целевата тъкан за електрическа стимулация на мускулите и нервите. Имплантируемите електроди са изработени предимно от твърди метали, които по природа са електропроводими. С течение на времето обаче металите могат да раздразнят тъканите и да причинят белези и възпаления.

По-голямата част от полимерите са изолатори, което означава, че провеждат малко или изобщо не провеждат електричество. Съществува обаче малък клас полимери, които могат да пропускат електроните през тях. Учените вече са се опитали да използват проводящи полимери, за да направят меки електроди без метали. Но при гелообразните материали електрическите и механичните свойства винаги са в противоречие помежду си. Резултатът е или слаби и крехки материали с добра проводимост, или здрави материали с лоши електрически свойства.

Преди това изследователите разчитаха на хомогенно, случайно смесване на два материала. Такива смеси образуват гелове, съставени от случайно разпръснати полимерни частици. Инженерите от Масачузетския технологичен институт са разбрали, че за да се запази електрическата и механичната здравина на проводящия полимер и хидрогела, двете съставки трябва да се смесят така, че да се отблъснат леко – състояние, наречено фазово разделяне. В това леко разделено състояние всяка съставка може да свърже съответните си полимери, за да образува дълги микроскопични нишки, а също и да се смеси като цяло. Учените наричат този материал „електрически спагети„.

Изследователите са променили начина на създаване на гела, като са го превърнали в мастило, което след това са използвали за отпечатване с 3D принтер върху чисти хидрогелни филми. Това позволило да се създадат електроди, подобни на обикновените метални електроди, които могат да провеждат електричество по същия начин като металите.

В сърцето, седалищния нерв и гръбначния мозък на плъхове са имплантирани от новите електроди, наподобяващи желе. Екипът е тествал електрическите и механичните характеристики на електродите върху животните в продължение на два месеца и е установил, че устройствата са останали стабилни през това време със съвсем малко възпаление или белези по околната тъкан. Електродите също така са били в състояние да прехвърлят електрическите импулси от сърцето към външен монитор, както и да подават малки импулси към седалищния нерв и гръбначния мозък, които са стимулирали двигателната активност в свързаните с тях мускули и крайници.

Сега екипът работи върху удължаването на живота и ефективността на новия материал. След това гелът ще може да се използва като мек електрически интерфейс между органите и дългосрочните импланти, включително пейсмейкъри и мозъчни стимулатори. Материалът ще замени стъклото, керамиката и метала в тялото на имплантите.