可溶的硅：电子环路遇水可溶解。（图片来源：Fiorenzo Omenetto, Tufts University）
伊利诺伊大学香槟分校、塔夫茨大学以及其他机构的研究人员发明了一种可完全被生物降解的电子元件。这些电子元件能让医生植入医学感应器或药物输送设备，当完成任务以后，还会溶解。研究被发表在上周的《科学》杂志上。这块可短暂存在的电路能够根据丝蛋白包裹的持续度，在不同的时间后消失。
“你希望这款设备能起到作用，但是在任务完成后，你也会希望它溶解掉，直接消失并被人体吸收。”伊利诺伊大学香槟分校的物理化学家约翰•罗杰斯（John Rogers）说，他也是这项研究的通讯作者。论文的作者证实了可吸收装备为外科手术伤口加热并抑制细菌生长的可能性。他们把产热电路移植到大鼠体内。三周以后，研究人员检查了移植的区域，他们发现植入设备已经几乎完全消失了，只留下了一下丝蛋白包裹的残余，这些丝蛋白降解的速度比电路中的硅和镁要慢。
这项研究建立在之前塔夫茨大学的菲奥伦佐•奥蒙内托（Fiorenzo Omenetto）的工作之上。他使用丝线为电子元件提供对人体友好的机械支持，同时还可提供灵活的包裹，持续时间根据化学反应的不同可以达到几天至几个月。奥蒙内托、罗杰斯以及研究团队的其他成员把这项技术和他们发明的纤细而灵活的电路结合在一起，研发出可完全被生物降解的硅基电子器件。其他的研究小组也在研发可生物降解的电子元件，有些研究人员找到了稳定性比硅设备差些但溶解速度可能更快的不同材料。
“研究基本的思路是制造不仅具有电子功能，同时可以随时间而降解的植入设备。”材料科学家克里斯•贝廷格（Chris Bettinger）说，他在卡耐基梅隆大学设计相似的电子器件。“我认为他们的成就在于整合，”他说，“他们把所有材料整合在一起的方法让人印象深刻。”
电路是由镁电极和薄硅片制成的，底下是蚕丝提取蛋白的支持基底。贝廷格说，薄硅层（也就是纳米膜）是整合技术的重要组成部分，因为这些硅层更加灵活，和其他形式的半导体相比，更容易降解并被身体清除。
这项技术可以在很多生物医学植入设备中得到应用，比如研究中已经用过的外科手术感染治疗，以及药物运输和疾病诊断。不过该技术还有可能在人体外也得到应用，罗杰斯说。“环境传感器以及用户电子设备都可能有使用这一技术，因为这有助于清除很多废弃电子器件垃圾。”
A Physically Transient Form of Silicon Electronics
Suk-Won Hwang, Hu Tao, Dae-Hyeong Kim et al.
A remarkable feature of modern silicon electronics is its ability to remain physically invariant, almost indefinitely for practical purposes. Although this characteristic is a hallmark of applications of integrated circuits that exist today, there might be opportunities for systems that offer the opposite behavior, such as implantable devices that function for medically useful time frames but then completely disappear via resorption by the body. We report a set of materials, manufacturing schemes, device components, and theoretical design tools for a silicon-based complementary metal oxide semiconductor (CMOS) technology that has this type of transient behavior, together with integrated sensors, actuators, power supply systems, and wireless control strategies. An implantable transient device that acts as a programmable nonantibiotic bacteriocide provides a system-level example.
