3Dプリントされた金属フリーのフレキシブルゲル電極が開発されました

出典：科技日報

ネイチャーマテリアルズ誌の最新号によると、MITが率いる国際チームが、従来の金属のように電気を伝導しながらも、生物組織と同じくらい柔らかくて丈夫な、金属を含まないゼリー状の材料を開発したという。この材料は印刷インクとして利用でき、将来的には生物組織の外観と感触を備えた機能的なゲルベースの電極になる可能性がある。

研究者らは、従来の金属のように電気を伝導しながら、生物組織と同じくらい柔らかくて丈夫な、金属を含まないゼリー状の材料を開発した。（画像提供：マサチューセッツ工科大学）

研究者らは、ゲル電極が金属の代わりになり、神経を刺激し、心臓、脳、その他の体内の臓器に接続できるようになる可能性があると述べている。

研究者たちは、導電性ポリマーとハイドロゲルを組み合わせることで、柔軟で生体適合性があり、電気伝導性のあるゲルが生成されることを期待しています。しかし、これまでに作られた材料は、非常に壊れやすいか、電気特性が劣っています。導電性ポリマーとハイドロゲルのそれぞれの電気的強度と機械的強度を維持するために、2 つの成分をわずかに反発する状態で混合する必要があります。この状態は相分離と呼ばれます。このわずかに分離された状態では、各成分は個々のポリマーを結合して長くて細い微細な鎖を形成し、また全体として混合することもできます。

研究者たちはこれを「スパゲッティ」と呼んでおり、電気的特性と機械的特性の両方を備えている。「電気スパゲッティ」は材料を通して電流を伝達できる導電性ポリマーであり、「機械スパゲッティ」は機械力を伝達できるハイドロゲルであり、連続しているため、強靭で伸縮性があります。

研究者たちはレシピを微調整し、「パスタ」をインクに調理し、それを3Dプリンターに通して、従来の金属電極に似たパターンで純粋なハイドロゲルフィルムに印刷した。

研究者らは、印刷したゼリー状の電極をラットの心臓、坐骨神経、脊髄に移植した。この装置は動物実験で最大2か月間にわたって試験された後も安定した状態を保ち、周囲の組織に炎症や瘢痕をほとんど引き起こさなかった。電極はまた、心臓からの電気インパルスを外部モニターに送信し、坐骨神経と脊髄に微小なパルスを送り、関連する筋肉と手足の動きを刺激します。

研究者たちは、この新素材が将来、心臓手術を受けた患者の回復や、ペースメーカーや脳深部刺激装置などの長期インプラントと臓器との間の柔らかい電子インターフェースとして使用されるようになると予想している。

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