Rozwój opatrunków perowskitowych emitujących światło do przyspieszonego gojenia ran – PEROLED

Kiedy ktoś dokonuje drobnych zmian w procesie syntezy materiału, mogą zajść duże zmiany w jego właściwościach fizycznych, takich jak strukturalne, optyczne, elektryczne itp. Dlatego nawet niewielkie modyfikacje w syntezie materiału mogą prowadzić do dużych zmian w wydajności urządzenia optoelektronicznego. Ostatnio nanokryształy (NCs) halogenkowych perowskitów, będące produktami komercyjnymi i otrzymywane metodą konwencjonalnej iniekcji na gorąco, wykazują obiecujący potencjał do zastosowań optoelektronicznych, szczególnie w urządzeniach emitujących światło (LED), dzięki swojej wewnętrznej wysokiej kwantowej wydajności fotoluminescencji (PLQE), czystości koloru oraz możliwości dostrajania barwy.

Dzięki intensywnym badaniom prowadzonym w ciągu ostatnich 5 lat, zewnętrzna wydajność kwantowa (EQE) LED-ów opartych na halogenkowych perowskitach gwałtownie wzrosła, przekraczając 20%, co porównywalne jest z wydajnością istniejących technologii oświetleniowych. Jednak synteza stabilnych, jednofazowych, monodyspersyjnych nanokryształów halogenkowych perowskitów metodą konwencjonalnej iniekcji na gorąco wciąż stanowi wyzwanie ze względu na szybkie tempo reakcji oraz nie do końca poznaną chemię ligandów.

Celem projektu jest więc synteza wysoce stabilnych w powietrzu, pojedynczych kryształów, monodyspersyjnych, jednofazowych nanokryształów halogenkowych perowskitów [CsPbX₃ (X = Cl, Br i I)] metodą zmodyfikowanej iniekcji na gorąco. Proces pasywacji tych nanokryształów z użyciem funkcjonalnych ligandów (1-dodekanotiol lub 1-oktadekanotiol) oraz dopowania miejsca B jonami Cu²⁺ po raz pierwszy znacząco zredukuje stany powierzchniowe, zwiększy energię tworzenia wakancji, poprawi wydajność kwantową fotoluminescencji i znacznie zwiększy stabilność w powietrzu.

Wykorzystując wyjątkową PLQE, wysoką czystość koloru i możliwość jego dostrajania, projekt zakłada opracowanie perowskitowych elektroluminescencyjnych ogniw elektrochemicznych (PeLECs) na elastycznym podłożu, przeznaczonych do leczenia ran. Wytworzone PeLECs będą emitować różne kolory (czerwony, zielony i niebieski) w zakresie długości fali światła widzialnego, o intensywności zbliżonej do naturalnego światła słonecznego. Intensywność światła zostanie zwiększona dzięki zastosowaniu warstwy transportującej elektrony (ETL) lub dziury (HTL).

Projekt obejmuje również badania wpływu PeLECs emitujących czerwone, zielone i niebieskie światło na proces gojenia ran. Ekspozycja na czerwone światło (620–750 nm) stymuluje wzrost keratynocytów i fibroblastów w głębszych warstwach skóry. Zielone światło (500–565 nm) wspomaga gojenie poprzez indukcję mediatorów migracji i proliferacji, co może stanowić nową skuteczną strategię terapeutyczną. Niebieskie światło (450–495 nm) ma znane działanie antybakteryjne, szczególnie na powierzchni skóry.

Aby projekt zakończył się sukcesem, system będzie składał się z trzech części:

1. Synteza halogenkowych nanokryształów perowskitowych metodą zmodyfikowanej iniekcji na gorąco,
2. Wytwarzanie i charakterystyka elastycznych PeLECs oraz optymalizacja PEDOT:PSS jako warstwy HTL i tlenku cynku jako warstwy ETL w celu poprawy PLQE i EQE tych urządzeń,
3. Zastosowanie terapii światłem do poprawy różnych aspektów gojenia ran, analiza przeszkód utrudniających wdrożenie niektórych terapii świetlnych do praktyki klinicznej, co może przynieść korzyści w stosunku do obecnych standardów opieki nad ranami.