La creazione di dispositivi elettronici potrebbe presto liberarsi dalla dipendenza da sostanze chimiche pericolose grazie a una nuova metodologia sviluppata da ricercatori svedesi delle università di Linköping e Lund. Il team ha dimostrato che è possibile formare elettrodi da polimeri conduttivi utilizzando esclusivamente luce visibile, superando così uno dei principali ostacoli che limitavano l'applicazione su larga scala e in ambito medico di questi materiali promettenti. La ricerca, pubblicata sulla rivista scientifica Angewandte Chemie, apre scenari inediti per l'elettronica indossabile e i dispositivi di monitoraggio biomedico, proponendo un processo di fabbricazione più sicuro, economico e versatile rispetto alle tecniche convenzionali.
I polimeri coniugati, noti anche come plastiche conduttive, rappresentano da tempo un'area di grande interesse per la comunità scientifica. Questi materiali combinano le proprietà elettriche tipiche di metalli e semiconduttori con la flessibilità e la leggerezza caratteristiche delle materie plastiche, rendendoli candidati ideali per applicazioni nell'energia rinnovabile e nella tecnologia medica. La loro struttura molecolare è costituita da lunghe catene di idrocarburi, dove ogni unità elementare, chiamata monomero, si collega alle altre attraverso un processo chimico denominato polimerizzazione. Tuttavia, questo processo tradizionale richiede l'impiego di reagenti aggressivi o tossici, una limitazione che ne ha finora ristretto l'utilizzo in contesti sensibili come quello biomedico e che ha complicato la produzione industriale su vasta scala.
L'innovazione chiave sviluppata presso il Laboratory of Organic Electronics di Linköping, in collaborazione con colleghi di Lund e del New Jersey, risiede nella progettazione di monomeri idrosolubili appositamente ingegnerizzati per attivarsi sotto illuminazione con luce visibile. Questo approccio elimina completamente la necessità di sostanze chimiche pericolose, di radiazioni UV dannose e di fasi di lavorazione successive. Come spiega Xenofon Strakosas, professore associato presso il laboratorio di Linköping: "Ritengo che si tratti di una sorta di svolta. È un altro modo di creare elettronica che è più semplice e non richiede attrezzature costose". La procedura pratica risulta sorprendentemente diretta: una soluzione contenente i monomeri viene depositata sulla superficie desiderata, quindi un laser o un'altra sorgente luminosa viene indirizzata sul materiale per formare elettrodi con pattern dettagliati esattamente dove necessario.
La versatilità del metodo costituisce uno degli aspetti più promettenti della scoperta. Gli elettrodi possono essere formati su un'ampia varietà di substrati, inclusi vetro, tessuti e persino la pelle umana, ampliando notevolmente il campo delle applicazioni possibili. Dopo l'esposizione alla luce, la porzione di soluzione che non ha subito polimerizzazione può essere semplicemente risciacquata, lasciando intatti gli elettrodi completati. Questa capacità di patterning diretto mediante luce apre possibilità concrete per l'integrazione di sensori in indumenti intelligenti e per la produzione su larga scala di circuiti di elettronica organica senza l'uso di solventi pericolosi.
Le caratteristiche elettriche del materiale rappresentano un vantaggio decisivo per le applicazioni biomediche. Come sottolinea Tobias Abrahamsson, ricercatore del Laboratory of Organic Electronics e primo autore dello studio: "Le proprietà elettriche del materiale sono all'avanguardia. Poiché il materiale può trasportare sia elettroni che ioni, può comunicare con il corpo in modo naturale, e la sua chimica delicata assicura che i tessuti lo tollerino: una combinazione cruciale per le applicazioni mediche". Questa capacità di condurre simultaneamente cariche elettroniche e ioniche consente ai dispositivi di interfacciarsi con i sistemi biologici in modo più efficace rispetto agli elettrodi metallici tradizionali, riducendo al contempo le reazioni avverse nei tessuti.
Per validare la tecnologia, il team di ricerca ha condotto esperimenti di photo-patterning formando elettrodi direttamente sulla cute di topi anestetizzati. I test hanno rivelato un miglioramento significativo nella registrazione dell'attività cerebrale a bassa frequenza rispetto agli elettrodi EEG metallici convenzionali. Questo risultato suggerisce che la metodologia potrebbe migliorare sostanzialmente la qualità del monitoraggio neurofisiologico, un campo in cui la precisione delle misurazioni è fondamentale per la diagnosi e lo studio delle patologie neurologiche. La biocompatibilità del processo, unita all'assenza di solventi tossici, elimina inoltre i rischi associati al contatto prolungato con la pelle o con altri tessuti biologici.
Le prospettive future di questa ricerca appaiono particolarmente promettenti per lo sviluppo di una nuova generazione di dispositivi indossabili per il monitoraggio della salute. La possibilità di integrare sensori elettronici funzionali direttamente nei tessuti, senza ricorrere a processi chimici aggressivi, potrebbe accelerare la diffusione di tecnologie di telemedicina e di monitoraggio continuo dei parametri vitali. Inoltre, la semplicità e l'economicità del metodo potrebbero favorire la democratizzazione della produzione di circuiti organici avanzati, rendendo accessibili tecnologie finora limitate a laboratori specializzati dotati di costose infrastrutture di sicurezza. Resta ora da valutare la scalabilità industriale del processo e la sua applicabilità a superfici biologiche umane in contesti clinici reali, verifiche che rappresenteranno i prossimi passi cruciali per la traduzione di questa scoperta in applicazioni concrete.