Elektroniikan materiaalit lääketieteen implantoitavissa sovelluksissa

Abstract

Implantoitava elektroniikka on ihmiskehon sisään asennettavaa elektroniikkaa. Tässä työssä tarkasteltiin implantoitavaa elektroniikkaa materiaalien näkökulmasta. Työn tavoitteena oli kirjallisuutta tutkimalla selvittää, millaisia materiaaleja implantoitavassa elektroniikassa voidaan hyödyntää. Eri materiaaleista on saatavilla suuri määrä tutkimusartikkeleita, mikä mahdollisti laajan selvityksen tekemisen. Tieteellisten artikkeleiden lisäksi työssä hyödynnettiin aineistona alan kirjoja. Toimiakseen elektroniikkapiirit edellyttävät monia eri materiaaleja, kuten johteita, eristeitä ja puolijohteita. Yleisimmät materiaalit näistä materiaalityypeistä ovat kupari, mica ja pii, jotka sopivat monenlaisiin sovelluksiin hyvien sähköisten ominaisuuksiensa ansiosta. Implantoitavan elektroniikan materiaalivalintoja ohjaavat materiaalien sähköisten ominaisuuksien lisäksi niiden bioyhteensopivuus, eli kyky toimia kehossa aiheuttamatta haitallisia reaktioita. Kehon reaktio implantteihin on monimutkainen immuunijärjestelmän aikaansaama kokonaisuus, jossa immuunijärjestelmä pyrkii korjaamaan kudosvauriot ja eliminoimaan vaurionaiheuttajan. Reaktion voimakkuus riippuu implantoitavan materiaalin ominaisuuksista, minkä takia kaikkia yleisissä elektroniikkasovelluksissa käytettäviä materiaaleja ei voida hyödyntää implantoitavassa elektroniikassa. Työn tuloksena voidaan todeta, että bioyhteensopivia materiaaleja on monia. Joitain yleisissäkin elektroniikkasovelluksissa käytettäviä materiaaleja, kuten piitä, kultaa ja hopeaa, voidaan hyödyntää myös implantoitavassa elektroniikassa. Näiden lisäksi on tutkittu muun muassa useita kasvi- ja hyönteisperäisiä aineita, kuten silkkiä ja sellakkaa. Ne ovat bioyhteensopivuuden lisäksi myös biohajoavia aineita. Biohajoavuus on kasvava trendi implantoitavassa elektroniikassa, sillä se mahdollistaa laitteen jättämisen kehoon kirurgisen poistamisen sijaan. Useiden bioyhteensopivien materiaalien esittelyn lisäksi työssä todetaan, että bioyhteensopivuuteen voidaan vaikuttaa muun muassa pintakäsittelyllä. Tämä lisää bioyhteensopivien materiaalien määrää entisestään, mikä edistää implantoitavan elektroniikan kehittymistä.