Wenn elektronische Bauteile nach einer definierten Funktionszeit in einer biologischen Umgebung vollständig abgebaut werden, eröffnen sich damit sowohl neuartige Anwendungen als auch Wege zur Verringerung des ökologischen Fußabdrucks. Das Fraunhofer FEP hat eine Technologie für die Herstellung von biodegradierbaren Leiterbahnen auf biodegradierbaren Substraten in Vakuumtechnologie entwickelt.
Elektronik kann im Körper verbleiben
Ein Anwendungsfeld für diese elektronischen Bauteile sind beispielsweise aktive medizinische Implantate, die nach Ablauf ihrer Funktionszeit vom Gewebe resorbiert werden und damit dem Patienten einen zweiten chirurgischen Eingriff ersparen. Die Fraunhofer Gesellschaft fördert nun innerhalb eines Fraunhofer internen Programms das Verbundprojekt „Bioelektron – Biodegradierbare Elektronik für aktive Implantate“, um wesentliche Komponenten für biodegradierbare elektronische Bauteile, die zum Beispiel in einem Implantat eingesetzt werden können, zu entwickeln.
Dazu gehören Leiterbahnen, Elektrodenkontakte für elektrische Signalableitung oder Stimulation, Dünnschichttransistoren und Schaltungen, Barriereschichten als Wasser- und Gasbarriere und elektrische Isolationsschichten. Diese Systemelemente sollen monolithisch zu einem flexiblen Dünnschichtbauteil integriert werden.
Magnesium ermöglicht biodegradierbare Bauteile
Bereits 2016 startete unter der Federführung des Fraunhofer FEP ein Fraunhofer-internes Projekt zur Entwicklung biodegradierbarer Elektronik. Daran waren auch die Institute ENAS, IBMT, ISC und die Fraunhofer-Projektgruppe IWKS beteiligt.
Am Fraunhofer FEP werden Leiterbahnen und organische Dünnschichttransistoren in Vakuumtechnologie entwickelt. Als Basistechnologie wird dafür die Abscheidung von Magnesium durch thermische Verdampfung im Hochvakuum genutzt. Magnesium ist als biodegradierbares und biokompatibles Metall bekannt und bereits als absorbierbares Implantatmaterial im klinischen Einsatz.
Die Herausforderung besteht darin, dieses Metall auch auf biodegradierbaren Polymerfolien abzuscheiden, auf denen Magnesium in normaler Prozessführung nicht ausreichend haftet. Durch geeignete Vorbehandlung der Substrate mittels Kombination von Trocknung, Plasmabehandlung und Verwendung von Saatschichten konnten inzwischen fein strukturierte Leiterbahnen in hoher Qualität dargestellt werden.
