蛍光触覚センサー用のカーボンドット注入 3D プリント殺菌・抗酸化ハイドロゲル

蛍光触覚センサー用のカーボンドット注入 3D プリント殺菌・抗酸化ハイドロゲル
ナノ粒子をマクロ材料に統合することは、材料科学とナノテクノロジーにおける重要な目標であり、個々のナノ粒子の光学的、電気的、機械的特性の相乗的な相互作用と創発的な現象を利用して新しい材料を作り出すことを目的としています。生体適合性ナノハイブリッドの使用は、独自の機能、高い適応性、インテリジェンスを備えたソフトロボットやデバイスを作成するための革新的で有望なアプローチです。しかし、これらの設計はすべて光を生成する能力がないため、暗い環境での変形や力を視覚的に認識することは非常に困難です。

頭足動物は、視覚的なコミュニケーションとカモフラージュのために、弾力性のある皮膚と動的な色彩調整器官を使用します。これらの自然のメカニズムにヒントを得て、カナダのマクマスター大学のアミン・レザ・ラジャブザデ氏、セシャサイ・スリニヴァサン氏、ウォータールー大学のシャオウ(シャーリー)・タン氏は、わずかな引張変形を受けると瞬時に信号が変化する、変形誘起照明および光通信用の蛍光生体材料を提案した。
要点:
(1)ベンザルコニウムクロリドとキトサンを前駆体として用いた簡単な水熱合成法によりカーボンドット(CD)を合成し、CDの形態、構造、光学特性を調べた。
(2)バイオインクはハイドロゲル3Dプリントプロセス用に最適化され、その後、異なる濃度のCDがハイドロゲルマトリックスに注入された。
(3)機械的変形誘起照明や暗闇での光通信の可視化など、ソフトナノハイブリッド機械光学システムの潜在的な使用事例を実証する。
(4)柔らかいナノハイブリッドハイドロゲルを用いたpHセンシングは創傷pH変動のモニタリングに使用できる。
(5)蛍光ハイドロゲルの非細胞毒性と、感染を予防し、グラム陰性菌とグラム陽性菌を根絶する能力を調べる。

要約すると、蛍光 CD と人工ソフト材料を組み合わせることで、生体内イメージングと光センシングにおけるよりスマートなアプリケーションの開発につながります。

ソース:
https://doi.org/10.1002/adma.202409819

生物学的、ハイドロゲル、細胞、センサー

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