Research and development of bio-interfacial materials capable of interaction by light and electricity

光、电相互作用生物界面材料的研发

• 批准号: 22H00588
• 负责人: 関谷 毅
• 金额: $ 27.37万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00588/
• 关键词: バイオエレクトロニクス; フレキシブルエレクトロニクス; 生体適合性材料

本研究開発では、関谷らの研究グループが世界に先駆けて実現してきた「生体適合性有機材料」と「ナノ導電材料」の融合から成る柔軟電子/光材料技術を用いて“生体密着・生体融合可能で、長期間にわたり光と電気により生体組織へ相互作用が可能な生体界面材料「Interactive oadhesive」”を実現する取り組みである。本材料の特徴は、生体組織上にて長期間安定的に密着性を保ちつつ、光や電気による神経刺激機能と微弱生体計測機能を有し、最後は体内に吸収される新規の生体界面材料を実現する。このような生体界面技術を実現することで、生体拒絶反応を抑え、長期間にわたり生体内に留置できる光・電子デバイスの応用が可能になるとともに、新しい生体埋め込み型医療機器や生体計測機器の開発に貢献する。生体組織特有の体液や個体差の影響を受けることのない生体界面材料を、ナノ材料学的、構造学的、生体組織学的視点から包括的に取り組む研究はその難しさから、これまで皆無であったが、ここでは生体適合性デバイスを長年研究して、複数の医療機器を実現してきた関谷らの実績をフルに活用する。初年度の目標は、目指す生体界面材料の基本要素技術と定めた「Bio-Interactive層」、「Bio-Adhesive層」をそれぞれ開発し、これを融合することであったが、その取り組みを着実に進めることができた。実際に、電気的および光学的特性評価の結果、目標として定めた数値と比較しても、同等以上の高い導電性と高い光透過性を得るとともに、第三者機関による生体適合性試験を実施することができた。さらに、それを融合させたネットワーク薄膜構造の形成の取り組みにも着手することができた。一連の成果は、複数の学術論文誌に掲載されるとともに、世界最高峰の学術論文誌ScienceやAdvanced Materialsにも掲載される予定である。

在这项研究和发展中，Sekiya和其他研究小组一直在研究一种灵活的电子/轻型材料技术，该技术由在世界上实现的“生物相容性有机材料”和“纳米导统”组成，并且是一种可以是生物粘附性和生物学融合的生物融合的生物界面，可以与生物融合的生物融合”，并且可以与生物组织相互作用。该材料是实现“卵粘性”的倡议。该材料的特征在于，它在生物组织上具有长期稳定的粘附，并具有使用光和电的神经刺激和弱生物识别测量的功能，并最终实现了一种被吸收到体内的新生物界面材料。通过实现这种生物界面技术，它将抑制生物排斥反应，并且有可能应用可以在体内存储长时间存储的光学和电子设备，并有助于开发新的生物植入式医疗设备和生物测量设备。它受生物组织特有的体液和个体差异的影响。由于这种困难，从未从纳米材料，结构和组织学的角度研究过对生物界面材料的全面研究，但是在这里，我们将充分利用Sekiya和其他多年来研究生物兼容设备的成就并实现了多个医疗设备。我们第一年的目标是开发和结合生物接口材料的基本技术，我们能够稳步促进这些努力。实际上，由于对电气和光学特性的评估，即使与设定的目标相比，结果也能够实现可比较或更高的电导率和高光传输，并且能够进行第三方机构的生物相容性测试。此外，我们能够开始努力形成结合这些结合的网络薄膜结构。一系列结果将在几个学术期刊以及世界上最好的学术期刊科学和高级材料中发表。

项目成果

Stretchable Printed Circuit Board for Wireless Light-Sensing System

用于无线光传感系统的可拉伸印刷电路板

• 发表时间: 2022
• 作者: Teppei Araki;Kou Li;Naoko Kurihira;Yuko Kasai;Daichi Suzuki;Satsuki Yasui;Yukio Kawano;and Tsuyoshi Sekitani
• 通讯作者: and Tsuyoshi Sekitani

DX時代の脳波AI解析ツール

DX时代的Brainwave AI分析工具

• 发表时间: 2022
• 作者: Karen Hamada;Jun Nakanishi;山吉麻子;坂口英伸;髙橋健二;関谷 毅
• 通讯作者: 関谷 毅

Environmentally Friendly Flexible-Sensor System with Organic Thin-Film Transistors

采用有机薄膜晶体管的环保型柔性传感器系统

• 发表时间: 2023
• 作者: Mihoko AKIYAMA;Takafumi UEMURA;Teppei ARAKI;Shusuke YOSHIMOTO;Naoko NAMBA;Yuko KASAI;Toshikazu NEZU;and Tsuyoshi SEKITANI
• 通讯作者: and Tsuyoshi SEKITANI

Ultra-Thin Organic Integrated Circuits Enabling Bio-Signal Monitoring

超薄有机集成电路实现生物信号监测

• 发表时间: 2022
• 作者: Sugimoto Yuri;Suga Tadaharu;Umino Mizuki;Yamayoshi Asako;Mukai Hidefumi;Kawakami Shigeru;Tsuyoshi Sekitani
• 通讯作者: Tsuyoshi Sekitani

Stretchable printed circuit board integrated with Ag-nanowire-based electrodes and organic transistors toward imperceptible electrophysiological sensing

• DOI: 10.1088/2058-8585/ac968c
• 发表时间: 2022-09
• 期刊: Flexible and Printed Electronics
• 影响因子: 3.1
• 作者: Rei Kawabata;T. Araki;Mihoko Akiyama;T. Uemura;Tianxu Wu;Hirotaka Koga;Yusuke Okabe;Yuki Noda;Shuichi Tsuruta;Shintaro Izumi;M. Nogi;K. Suganuma;T. Sekitani