マイクロ電熱成形（μETF）技術は、神経インターフェースを強化するための3D微細構造を準備するために使用できます。

この投稿は warrior bear によって 2025-3-5 22:03 に最後に編集されました。

はじめに: 長年にわたり、研究者は 3D ニューラルインターフェースの設計において多くの困難に直面してきました。従来のマイクロエレクトロメカニカルシステム (MEMS) 技術では、平面 MEA 上に 3D マイクロ構造を構築するために複数の製造ステップが必要であり、これにより準備プロセスが複雑になり、実現できる形状の多様性が制限されます。従来、フォトリソグラフィー、真空蒸着、エッチングなどの方法が使用されていますが、これらの方法には設計上の制限があります。
2025年3月5日、アンタークティックベアは、釜山国立大学とソウル国立大学の研究者が、人間の神経組織の近くに微小電極アレイ（MEA）を形成し、記録および刺激アプリケーションに効果的な神経インターフェースを確立できるマイクロ電気熱成形（μETF）技術を提案したことを知りました。この技術は、熱可塑性プラスチックと 3D プリントされた金型を使用して、マイクロ電極アレイ (MEA) 上に複雑な 3D 微細構造を作成するプロセスを簡素化します。
この研究は、npj Flexible Electronics 誌に「マイクロエレクトロサーモフォーミング (μETF): 神経インターフェースを強化するフレキシブルマイクロエレクトロニクスのワンステップ多用途 3D 成形」と題された論文として発表されており、最終的な電極自体の一部ではない 3D プリントされた金型を使用して、平面電極アレイを 1 ステップで 3D 微細構造に成形できるようにすることで、これらの障害を回避する方法を示しています。

論文リンク: https://www.nature.com/articles/s41528-024-00378-0
「この研究の着想は、テイクアウトのコーヒーカップのプラスチック製の蓋を単純に観察したことから生まれました。このプラスチック成形法を微視的レベルで応用して、神経電極の3D構造を作成できることに気づきました」とチョン博士は述べています。
△ワンステップのμETFプロセスにより、さまざまな形状と高さの多機能3D構造を作成します。 PNUからの画像
神経刺激と持久力を向上させます<br /> 研究チームは、μETF 技術を使用して、高さ 80 ミクロンの突起と凹部を持つ MEA の製造に成功しました。これにより、同じ電極アレイ内でさまざまな形状を作成できるようになり、特定の神経アプリケーション向けにさらにカスタマイズされたマイクロ電極構造への道が開かれました。
網膜刺激実験のテストでは、これらの 3D MEA は従来の平面電極よりも大幅に性能が優れており、必要な刺激電流が 1.7 倍少なく、空間解像度が 2.2 倍向上することが示されました。
μETF の最大の利点の 1 つは、追加の処理手順なしで 3D 微細構造を形成できることです。耐久性、耐薬品性、生体適合性を備えた熱可塑性マトリックスとして液晶ポリマー (LCP) を使用します。
LCP の低吸水性は、長期の移植にも非常に適しています。この研究では LCP が材料として選択されましたが、研究者らは、バイオメディカル工学で一般的に使用される他の熱可塑性プラスチックにも μETF を適用できる可能性があると指摘しています。
これらの 3D MEA の有効性は、コンピューターシミュレーションとマウスモデルでの in vitro 実験によってさらに検証されました。研究結果は、3D 構造によって電界の局在が改善され、効果的な刺激に必要な電流が減少することを示唆しています。
マウス網膜のカルシウムイメージングにより、必要な電流値が低く、空間精度が高いという点で、突出電極の方が平面電極よりも網膜神経節細胞をより効率的に活性化することが確認されました。
パフォーマンスに加えて、耐久性も重要な要素です。機械的および電気化学的評価により、μETF で製造された MEA が生理学的ストレス条件下でも完全性を維持することが確認されました。
繰り返し変形した後でも電気的性能は安定しており、有限要素解析により、新しい設計により埋め込まれた導電層への機械的歪みが最小限に抑えられ、長期的な信頼性が確保されることが示されました。
この研究の影響は神経インプラントだけにとどまらず、研究者らはウェアラブル電子機器、オルガノイド研究、ラボオンチップシステムなど、精密な 3D 微細構造が実際に影響を与える可能性のある分野におけるその可能性を調査しています。現在、より幅広い医療用途に向けた製造プロセスの改善に重点が置かれています。
△ 網膜下刺激に対するμETF MEAの有効性を評価するために、in vitro網膜実験が使用されました。 PNUからの画像。
神経インプラントのための3Dプリントの進歩
3D プリントは神経インプラントの分野ではほとんど使用されていません。早くも2020年に、マサチューセッツ工科大学（MIT）の研究者らは、3Dプリントと導電性ポリマー材料を使用して、柔らかく柔軟な脳電極を開発しました。脳の自然な輪郭に沿うように設計されたこれらのインプラントは、炎症や瘢痕化を引き起こすことが多い従来の金属電極に代わる、より安全で適応性の高い代替品となります。
研究チームは、ポリ（3,4-エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホン酸（PEDOT:PSS）を印刷可能なハイドロゲルに精製することで、ゲル材料が柔らかい構造を維持しながら導電性を維持することを保証しました。マウスを使った初期テストでは、電極が神経信号を高精度で検出できることが確認されました。
さらに、カーネギーメロン大学の研究者たちは、ナノ粒子の3Dプリント技術を使用して、神経データの記録を強化する新しいタイプの高密度神経プローブを開発しました。このプロジェクトは、BRAINイニシアチブの下でNIHから195万ドルの資金提供を受けており、脳インプラントを製造するための費用対効果の高い方法の開発を目的としている。
Rahul Panat 氏と Eric Yttri 氏が率いる研究チームは、エアロゾルジェットプリンティング (AJP) を使用し、解像度と埋め込み性の点で従来のプローブを上回る、カスタマイズ可能な超高密度マイクロ電極アレイを製造しました。 AJP テクノロジーは、精密な脳マシンインターフェース (BMI) と神経補綴アプリケーションを可能にすることで、電極のアクセス性を大幅に向上させるとともに、組織の損傷を軽減します。

マイクロ電熱成形（μETF）技術は、神経インターフェースを強化するための3D微細構造を準備するために使用できます。

インテリジェントなセルフポジショニングと高速スキャンを備えた、Shining 3DはFreeScan Trio三眼レーザーハンドヘルド3Dスキャナーを発売しました。

ヨーロッパ最大の 3D プリント住宅が入居可能になりました。

フェルトと新しい付加製造技術が出会うと...

EOSとAMCMが英国に新たな付加製造銅センター・オブ・エクセレンスを開設

HU3DINKSプロジェクトは、人間のバイオインクを使用して3Dバイオプリンティングに革命を起こすことを目指しています

招待状: 第3回SAMA国際フォーラムおよび2018年世界3Dプリンティング年次会議

3年間で200台を購入、Jinshi 3D 3DプリントソリューションはTaizhou Lingyu Technologyの産業アップグレードの達成に貢献

TCT 2018 の Stratasys ブース

数十万元から数千元まで、産業グレードの3Dプリンターが消費者グレードになった。イノベーターの登場だ

サミットフォーラムでは、2025年の展望と医療用3Dプリンティングの「スモール時代」をどうリードしていくかが議論されました。

推薦する

3Dプリントされた省エネ車がシェルエコマラソンに参加

消耗品を媒体として利用し、eSUN の「新しいトリック」が国際的な交流を促進する

3Dプリントされたシェア自転車タイヤがモバイル広告印刷機に変身

清華大学の李暁燕グループ：アラミドナノファイバーで強化された、強度と耐疲労性に優れた3Dプリント可能なハイドロゲル

世界の3Dプリント業界賞が発表され、中国のポリライト、シャイニング3D、ポリメーカーがリストに載る

6億元を投資し、年間200万台の3Dプリンターを生産！創祥3D武漢空港工業団地は来年完成予定

中国科学技術大学: 感染した傷の治療のための 3D プリントされた二重層薬剤送達マイクロニードル

材料・構造・性能を統合したレーザー金属積層造形

レニショー、3Dプリント医療機器と外科手術トレーニングに重点を置く新しい医療センターを開設

上品な質感、快適な感触 | 3Dプリントの新技術竹中空金属ペン

黒色樹脂の光吸収特性を克服し、Upnanoが高精度光学システム向けの新しい3Dプリント材料を発売

【メディカルトーク】医療分野における3Dプリント技術の役割

人気ですよ！ 3DプリントバスケットボールがNBAダンクコンテストに初登場

Senvol は、米国海軍研究局 (ONR) 向けに、データ駆動型の機械学習付加製造 (AM) ソフトウェアを開発しています。 S...

温室効果を緩和するためにメタンを集める、米国は3Dプリントバイオフィルムを開発