近日，有报道称意大利理工学院（IIT）的研究团队在可食用电子设备领域取得了突破性进展，他们开发了一种基于牙膏中常见成分的新型晶体管。这项创新有望推动智能药丸技术的发展，这种药丸能够在人体内监测健康状态，并在完成任务后安全分解。
牙膏中常见的铜酞菁晶体，一种蓝色颜料，通常用于美白牙齿。这种颜料在刷牙过程中会沉积在牙齿上，随着时间的推移，唾液会逐渐将其清除，从而可以摄入人体。IIT的纳米科学技术中心（CNST）与塞尔维亚诺维萨德大学的牙科专家合作，研究了铜酞菁的特性，并发现我们每天刷牙时平均会摄入约1毫克的铜酞菁。
这项研究的主要作者，IIT CNST的博士生Elena Feltri指出，按照我们每天摄入的铜酞菁量，理论上可以制造大约10,000个可食用晶体管。
铜酞菁的化学结构使其成为有机电子应用中半导体的理想选择，因为它有利于电荷在晶体中的传导。研究团队将这种颜料作为半导体，整合到了他们已经测试过的可食用电路配方中。这些电路是在乙基纤维素基板上构建的，使用喷墨技术打印电触点，并加入了金粒子溶液，这种溶液通常用于烹饪装饰。晶体管的“栅极”是由基于壳聚糖的电解凝胶制成的，这种凝胶是从甲壳类动物中提取的食品级胶凝剂，使晶体管能够在低于1V的低电压下工作。
图：可吞服的智能药丸（图源：加州大学圣地亚哥分校工程学院）
这项研究是在Mario Caironi领导的印刷和分子电子实验室中进行的。去年，该团队发明了可食用电池。Caironi的实验室专注于探索食品及其衍生物的电子特性，以开发可食用电子设备，用于未来的医疗保健和食品质量控制。2019年，Caironi从欧洲研究委员会获得了200万欧元的资助，用于ELFO项目，探索食品电子领域。自2021年以来，他的团队还参与了欧洲RoboFood项目，该项目旨在开发可食用机器人。
可食用晶体管的应用场景非常广泛，并且具有巨大的潜力。比如食用晶体管可以作为智能药丸的关键组件，用于体内健康监测和药物输送。这些药丸可以在消化道内进行身体状况检查以及药物释放，有助于更好地诊断病情、患者远程监测和靶向药物输送。再比如可食用电子设备可以用于监测胃肠道内的身体参数，例如，开发可消化的传感器来帮助治疗或监测肠道疾病。除此之外还可以用来定位失踪的人或物、运送重要的食品或药品进行紧急救援等。
研究团队的下一步计划是寻找其他具有适当化学和物理特性的可食用物质，以制造用于医疗保健应用的智能可食用电子设备，例如监测胃肠道内的身体参数。
